CN103962510B - 净尺寸砂芯模成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂芯模的成型工艺方法，该方法根据砂芯模形状设计砂芯模成型压模；将所得脱模剂刷涂在砂芯模成型压模与砂芯模的接触面上，刷涂完毕后晾干；将石英砂和混合胶按重量份数比10︰1～2搅拌混合；得到砂胶料；将得到的砂胶料加入砂芯模成型压模的型腔中；然后将砂芯模成型压模固化成型；脱去成型压模，即得到砂芯模。本发明充分利用了研制的脱模剂，解决了砂芯模直接模压，砂芯容易粘接成型模具，不能成型出高精度的砂芯模的难题，同时也解决了传统的使用成型毛坯最终机加的长周期生产难题。

Description

净尺寸砂芯模成型工艺

技术领域

本发明属于复合材料制品成型技术领域，具体地指一种净尺寸砂芯模成型工艺。

背景技术

随着社会的进步，复合材料在越来越多的领域得到了应用，其中复合材料成型方法如缠绕和RTM等成型方法，通常都必须具有芯模才能成型制品。但目前芯模的制造技术成为首要的制约条件。如传统的缠绕发动机其芯模主要为金属芯模，其设计复杂、生产周期长，对于大长径比、小开口、多脉冲等结构，部分基本无法使用金属芯模。目前也有部分可溶解的盐芯模，但由于盐芯模具有腐蚀性，会对复合材料的其它金属部分有损害，目前通常也不采纳。

目前使用较多的是水溶性砂芯模，但目前砂芯模的成型通常都是采用先成型一个毛坯件，然后采用机加的方式，实现最终芯模的现状。由于砂芯模的石英砂对刀具磨损大，机加完成后砂芯模表面易有浮砂，容易最终进入复合材料制品中。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种净尺寸砂芯模成型工艺，该工艺充分利用了所研制的脱模剂，解决了砂芯模直接模压时砂芯容易粘接成型模具、不能成型出高精度砂芯模的难题，同时也解决了使用传统成型毛坯需要机加工、生产周期长的难题。

为实现上述目的，本发明所提供的净尺寸砂芯模成型工艺，包括以下步骤：

1）根据砂芯模的形状设计制作好砂芯模成型压模；

2）按照重量份数称取100份硅橡胶、3～9份正硅酸乙酯、2～6份二月桂酸二丁基锡和30～80份汽油，混合搅拌均匀，得到脱模剂；

3）将所得脱模剂刷涂在砂芯模成型压模与砂芯模的接触面上，刷涂完毕后晾干；

4）将聚乙烯醇与水按照体积比1︰2～4混合均匀，得到混合胶；

5）将石英砂与所得混合胶按照重量份数比10︰1～2搅拌混合，得到砂胶料；

6）将所得砂胶料填装入刷涂好脱模剂的砂芯模成型压模的型腔中，使其模压成型；

7）再将填装好砂胶料的砂芯模成型压模放入烘箱中进行固化；

8）固化完成后取出砂芯模成型压模，降温至室温，脱模即可得到所需的砂芯模。

进一步地，所述步骤2）中，按照重量份数称取100份硅橡胶、4～8份正硅酸乙酯、2～4份二月桂酸二丁基锡和40～70份汽油，混合搅拌均匀，得到脱模剂。

再进一步地，所述步骤3）中，脱模剂的刷涂厚度为0.05～0.1mm。

再进一步地，所述步骤3）中，刷涂完成后自然晾置20～30min。

再进一步地，所述步骤4）中，将聚乙烯醇与50～70℃的热水混合均匀，所得混合胶立即用于所述步骤5）中。

再进一步地，所述步骤5）中，石英砂的粒径为100～200目。

再进一步地，所述步骤7）中，首先在65～75℃条件下固化3～7h，再在78～85℃条件下固化2～5h，最后在115～125℃条件下固化8～15h。

再进一步地，所述步骤7）中，首先在70～75℃条件下固化5～6h，再在80～85℃条件下固化3～4h，最后在120～125℃条件下固化10～12h。

本发明的有益效果在于：

1、本发明砂芯模的成型工艺方法，利用该方法是使得脱模剂不会粘连砂芯模且不会渗透到砂型内部的。这样减少浪费，利于砂芯模最终的水溶解性，利于复合材料制品的最终脱模。

2、本发明采用模压的方式，一次性直接生产出最终尺寸的砂芯模，解决了传统砂芯模成型采用先成型毛坯，然后机加，存在的每次成型均需机加，从而占用机加设备周期长、机加完成后存在浮砂的难题。

3、本发明的方法具有价格低廉、成型工艺简单、生产周期短的特点。采用一次模压固化到最终尺寸，不需要再在机加设备上机加，最终得到的砂芯模表面光洁、不存在浮砂。是未来砂芯模成型的一种可行性很强的成型方法。

4、本发明制备得到的砂芯模精度可达精密级，公差等级在IT8以上，可最终确保以此芯模成型的复合材料制品的最终尺寸精度。

5、本发明采用阶梯固化的方式，可以确保砂芯模成型用胶粘剂即聚乙烯醇水的水分子逐步溢出，避免由于水分子急剧溢出形成芯模表面空洞。

6、本发明的脱模剂是一种与金属压模粘接良好，但不与石英石粘接的脱模剂，采用该脱模剂在脱模时，脱模剂层与金属保持一体，与固化后的砂芯模不粘接，确保脱模时砂芯模的形状和尺寸。

附图说明

图1为实施例所用砂芯模成型压模的结构示意图；

图2为采用图1所示砂芯模成型压模制作的砂芯模结构示意图；

图中，1.砂芯模成型压模（1.1.成型压模外模、1.2.成型压模减重环、1.3.成型压模轴套、1.4成型压模上定位盖、1.5.成型压模下定位盖）、2.砂芯模。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

某型号武器系统发动机前接头芯模净尺寸制备工艺过程如下：

某型号发动机前接头砂芯模设计结构尺寸见附图1（未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》的m级执行）：

1）根据砂芯模形状设计砂芯模成型压模1；

2）按照重量份数比称取100份的硅橡胶、4份的正硅酸乙酯、2份的二月桂酸二丁基锡和50份的汽油，混合搅拌均匀，得到脱模剂；

3）在砂芯模成型压模1与砂芯模2的接触面上刷涂厚度为0.08mm的脱模剂，刷涂完毕后自然晾置25min；

4）按体积比1︰3.5将聚乙烯醇和60℃的热水混合均匀，得到混合胶；

5）将粒径为120目的石英砂和混合胶按重量份数比10︰1.2搅拌混合；得到砂胶料；

6）将步骤5）得到的砂胶料加入砂芯模成型压模1的型腔中，用木棒捣实，最后将上部盖环套入轴套内，确定最终的高度尺寸，使其模压成型，

7）再将填装好砂胶料的砂芯模成型压模1放入烘箱；首先在70℃条件下固化5h，再在80℃条件下固化3h，最后在120℃条件下固化10h，成型；降温至室温，脱去砂芯模成型压模1，即得到砂芯模2。

实施例2

某型号武器系统发动机前接头芯模净尺寸制备工艺过程如下：

某型号发动机前接头砂芯模设计结构尺寸见附图1（未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》的m级执行）：

1）根据砂芯模形状设计砂芯模成型压模；

2）按照重量份数比称取100份的硅橡胶、8份的正硅酸乙酯、4份的二月桂酸二丁基锡和40份的汽油，混合搅拌均匀，得到脱模剂；

3）在砂芯模成型压模1与砂芯模2的接触面上刷涂厚度为0.1mm的脱模剂，刷涂完毕后自然晾置30min；

4）按体积比1︰4将聚乙烯醇和50℃的热水混合均匀，得到混合胶；

5）将粒径为200目的石英砂和混合胶按重量份数比10︰2搅拌混合；得到砂胶料；

6）将步骤5）得到的砂胶料加入砂芯模成型压模1的型腔中；，用木棒捣实，将上部盖环套入轴套内，确定最终的高度尺寸

7）再将填装好砂胶料的砂芯模成型压模1放入烘箱，首先在75℃条件下固化3h，再在85℃条件下固化2h，最后在125℃条件下固化8h，成型；降温至室温，脱去砂芯模成型压模1，即得到砂芯模2。

实施例3

某型号武器系统发动机前接头芯模净尺寸制备工艺过程如下：

某型号发动机前接头砂芯模设计结构尺寸见附图1（未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》的m级执行）：

1）根据砂芯模形状设计砂芯模成型压模；

2）按照重量份数比称取100份的硅橡胶、4份的正硅酸乙酯、2份的二月桂酸二丁基锡和70份的汽油，混合搅拌均匀，得到脱模剂；

3）在砂芯模成型压模1与砂芯模2的接触面上刷涂厚度为0.05mm的脱模剂，刷涂完毕后自然晾置20min；

4）按体积比1︰2将聚乙烯醇和70℃的热水混合均匀，得到混合胶；

5）将粒径为100目的石英砂和混合胶按重量份数比10︰1搅拌混合；得到砂胶料；

6）将步骤5）得到的砂胶料加入砂芯模成型压模1的型腔中，用木棒捣实，将上部盖环套入轴套内，确定最终的高度尺寸使其模压成型，

7）再将填装好砂胶料的砂芯模成型压模1放入烘箱；首先在65℃条件下固化7h，再在75℃条件下固化5h，最后在115℃条件下固化15h，成型；降温至室温脱去砂芯模成型压模1，即得到砂芯模2。

实施例4

某型号武器系统发动机前接头芯模净尺寸制备工艺过程如下：

某型号发动机前接头砂芯模设计结构尺寸见附图1（未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》的m级执行）：

1）根据砂芯模形状设计砂芯模成型压模；

2）按照重量份数比称取100份的硅橡胶、9份的正硅酸乙酯、2份的二月桂酸二丁基锡和80份的汽油，混合搅拌均匀，得到脱模剂；

3）在砂芯模成型压模1与砂芯模2的接触面上刷涂厚度为0.08mm的脱模剂，刷涂完毕后自然晾置20min；

4）按体积比1︰2将聚乙烯醇和70℃的热水混合均匀，得到混合胶；

5）将粒径为100目的石英砂和混合胶按重量份数比10︰1搅拌混合；得到砂胶料；

6）将步骤5）得到的砂胶料加入砂芯模成型压模1的型腔中，用木棒捣实，将上部盖环套入轴套内，确定最终的高度尺寸使其模压成型，

7）再将填装好砂胶料的砂芯模成型压模1放入烘箱；首先在65℃条件下固化7h，再在75℃条件下固化5h，最后在115℃条件下固化15h，成型；降温至室温脱去砂芯模成型压模1，即得到砂芯模2。

实施例1

某型号武器系统发动机前接头芯模净尺寸制备工艺过程如下：

某型号发动机前接头砂芯模设计结构尺寸见附图1（未注公差的按照GB/T1804-92《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》的m级执行）：

1）根据砂芯模形状设计砂芯模成型压模1；

2）按照重量份数比称取100份的硅橡胶、9份的正硅酸乙酯、6份的二月桂酸二丁基锡和30份的汽油，混合搅拌均匀，得到脱模剂；

3）在砂芯模成型压模1与砂芯模2的接触面上刷涂厚度为0.05mm的脱模剂，刷涂完毕后自然晾置25min；

4）按体积比1︰3.5将聚乙烯醇和50℃的热水混合均匀，得到混合胶；

5）将粒径为120目的石英砂和混合胶按重量份数比10︰1.2搅拌混合；得到砂胶料；

6）将步骤5）得到的砂胶料加入砂芯模成型压模1的型腔中，用木棒捣实，最后将上部盖环套入轴套内，确定最终的高度尺寸，使其模压成型，

7）再将填装好砂胶料的砂芯模成型压模1放入烘箱；首先在70℃条件下固化5h，再在80℃条件下固化3h，最后在120℃条件下固化10h，成型；降温至室温，脱去砂芯模成型压模1，即得到砂芯模2。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

对实施例1～3制备得到的砂芯模进行尺寸检测，如表1所所示：

表1

注：h为高、d为直径、R为弧度。

检测实施例1～3的砂芯模的最终尺寸精度情况可知，本发明的制备的砂芯模精度可达精密级，公差等级在IT8以上。

Claims (4)

1.一种净尺寸砂芯模成型工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：

1)根据砂芯模的形状设计制作好砂芯模成型压模；

2)按照重量份数称取100份硅橡胶、4～8份正硅酸乙酯、2～4份二月桂酸二丁基锡和40～70份汽油，混合搅拌均匀，得到脱模剂；

3)将所得脱模剂刷涂在砂芯模成型压模与砂芯模的接触面上，刷涂完毕后晾置20～30min；其中，脱模剂的刷涂厚度为0.05～0.1mm；

4)将聚乙烯醇与温度为50～70℃的热水按照体积比1︰2～4混合均匀，得到混合胶；

5)将石英砂与所得混合胶按照重量份数比10︰1～2搅拌混合，得到砂胶料；

6)将所得砂胶料填装入刷涂好脱模剂的砂芯模成型压模的型腔中，使其模压成型；

7)再将填装好砂胶料的砂芯模成型压模放入烘箱中，首先在65～75℃条件下固化3～7h，再在78～85℃条件下固化2～5h，最后在115～125℃条件下固化8～15h；

8)固化完成后取出砂芯模成型压模，降温至室温，脱模即可得到所需的砂芯模。

2.根据权利要求1所述的净尺寸砂芯模成型工艺，其特征在于：所述步骤3)中，刷涂完成后自然晾置20～30min。

3.根据权利要求1所述的净尺寸砂芯模成型工艺，其特征在于：所述步骤5)中，石英砂的粒径为100～200目。

4.根据权利要求1所述的净尺寸砂芯模成型工艺，其特征在于：所述步骤7)中，首先在70～75℃条件下固化5～6h，再在80～85℃条件下固化3～4h，最后在120～125℃条件下固化10～12h。