CN108673913A - 一种快速多孔压缩制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速多孔压缩制造工艺，包括如下步骤：（1）模具安装；（2）模具升温；（3）放置纤维；（4）合模；（5）抽真空；（6）注射胶液；（7）成型；（8）脱模；（10）重复步骤（3）～（9），进行循环作业。本发明一种快速多孔压缩制造工艺，操作过程简单，生产效率高，产品脱模效果好，其通过成型模具的设计，提高了注胶速度，缩短了成型周期；所制得的复合材料，其表面光滑，无纤维乱纹现象，且产品表面及内部均无气泡，性能优异。

Description

一种快速多孔压缩制造工艺

技术领域

本发明涉及RTM技术领域，特别是涉及一种快速多孔压缩制造工艺。

背景技术

RTM(Resin Transfer Molding) 是树脂传递模塑成型的简称。它起源于 50 年代的冷模浇铸工艺，至今已有 40 多年的历史 , 但 RTM 工艺真正为人们所重视，并得到迅速发展只有近十几年的历史。由于该工艺具备效率高、投资低、工作环境好、能耗低、工艺适应性强等一系列优点，因此倍受青睐，发展迅速。已广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等各领域。

RTM是利用高压将树脂注射如模具型腔内，与预先放置好的纤维在高压高温下固化成型，要求模具可以承受高温高压且密封性能良好等特点。

现有RTM成型技术在应用于复合材料成型过程中，存在如下问题：1、机器与模具配合不够良好，抽真空和排气不合理，密封不合理，使得产品内部有气泡；2、模具型腔内没有压力检测和反馈装置，需要大量注入树脂胶液直至胶液从型腔内溢出才可以判断是否贮满，对于胶液注射量和注射压力不可控，且造成树脂胶的浪费；3、树脂浸透效果差，成型的产品表面有流痕和纤维乱纹的现象，降低产品外观质量；4、成型产品容易粘膜，脱模困难。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种快速多孔压缩制造工艺，能够解决现有RTM成型技术存在的上述问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种快速多孔压缩制造工艺，包括如下步骤：

（1）模具安装：将成型模具通过面板和底板固定在压机的上压板和下压板上；

（2）模具升温：将成型模具的加热油路连接到油温机内，然后向加热油路内通入加热油，使模具升温预热；

（3）放置纤维：通过压机提升面板和底板使得模具的上模仁和下模仁分开，然后在下模仁内放置好纤维，并用纤维压紧装置固定；

（4）合模：通过压机使面板和底板闭合，从而使上模仁和下模仁闭合压紧纤维；

（5）抽真空：开启抽真空系统，使型腔内达到要求的真空度；

（6）注射胶液：通过注射系统向型腔内注射胶液，并通过压力传感器检测和反馈胶液注射压力，进而调整注射压力；

（7）成型：注射胶液后，保压、控温、固化成型；

（8）脱模：先开启防粘膜系统，使成型产品与上模仁脱离，然后开启顶出系统，使成型产品与下模仁脱离，取出；

（10）重复步骤（3）～（9），进行循环作业。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述预热的温度为100～220℃。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，所述真空度为不低于-0.095MPa。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（7）中，所述固化成型的温度为150～200℃，压力为10～20MPa。

在本发明一个较佳实施例中，所述成型模具包括：面板、底板、支撑固定件、模具装置、注射系统、抽真空系统、压力传感器、密封件、顶出系统和防粘膜系统；所述面板和底板分别紧固在压机的上压板和下压板上；所述模具装置位于在所述面板和底板之间，包括A板、B板、上模仁和下模仁；所述上模仁安装固定在所述A板上，所述下模仁安装固定在所述B板上，所述A板和B板以所述上模仁和下模仁相对的方向开闭式分布，并形成型腔，其中，所述A板和B板分别通过所述支撑固定件与所述面板和底板固定连接，且A板和B板内均嵌入有贯通的加热油路；所述注射系统安装在所述面板和A板之间，并带有多个注射头；所述抽真空系统固定在所述面板和A板之间，并位于所述上模仁的两个端部，其抽气管插入所述型腔内；所述压力传感器分布在所述上模仁内；所述密封装置部分嵌入安装在与所述上模仁相对的所述下模仁内，并位于所述型腔的两端；所述顶出系统安装固定在所述底板和B板之间，并与所述型腔连通；所述防粘膜系统安装固定在所述面板和A板之间，并与所述型腔连通。

在本发明一个较佳实施例中，所述密封件包括间隔分布的翻边密封圈和O形密封圈，其中，所述O形密封圈靠近所述型腔。

在本发明一个较佳实施例中，所述A板位于所述上模仁的上表面与所述抽气管相接的部分带有缓冲腔，所述缓冲腔内位于所述抽气管的左右两侧带有第一密封圈，所述缓冲腔的外侧顶部带有套置在所述抽气管上的第二密封圈。

在本发明一个较佳实施例中，注射系统包括注射头和注射头安装架，其中，所述注射头安装架安装固定在所述A板与所述面板相对一侧的表面；多个所述注射头固定在所述注射头安装架内，其出胶口端插入所述上模仁内，并与所述型腔连通。

在本发明一个较佳实施例中，所述出胶口端包括注射口、胶口和胶槽；其中，所述胶口位于所述注射口的下端，其胶液流道为锥形结构，所述胶槽位于所述胶口的底端，其截面为圆弧形结构；所述锥形结构的最大直径小于所述注射口的内径，所述圆弧形结构的直径小于所述锥形结构的最小直径。

在本发明一个较佳实施例中，还包括纤维夹紧条，所述纤维夹紧条一部分嵌入在所述下模仁内，另一部分伸入所述型腔内，其伸入所述型腔内的高度占所述型腔高度的0.4～1倍。

本发明的有益效果是：本发明一种快速多孔压缩制造工艺，操作过程简单，生产效率高，产品脱模效果好，其通过成型模具的设计，提高了注胶速度，缩短了成型周期；所制得的复合材料，其表面光滑，无纤维乱纹现象，且产品表面及内部均无气泡，性能优异。

附图说明

图1是本发明一种快速多孔压缩制造工艺的成型模具一较佳实施例的立体结构示意图；

图2是图1中A处的放大结构示意图；

图3是图1中B处的放大结构示意图；

图4是图1中C处的放大结构示意图；

图5是图1中D处的放大结构示意图；

图6是图1中E处的放大结构示意图；

图7是图1中F处的放大结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1.面板，2.底板，3.支撑固定件，4.模具装置，5.注射系统，6.抽真空系统，7.压力传感器，8.密封件，9.顶出系统，10.防粘膜系统，11.纤维夹紧条，12.加热油路，13.隔热板，14.第三密封圈，15.产品，41.A板，42.B板，43.上模仁，44.下模仁，51.注射头，52.注射头安装架，53.注射口，54.胶口，55.胶槽，61.抽气管，62.缓冲腔，63.第一密封圈，64.第二密封圈，81.翻边密封圈，82.O形密封圈，91/101.顶杆，92/102.套筒，93/103.高压空气。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1-7，本发明实施例包括：

本发明揭示了一种快速多孔压缩制造工艺，所用的RTM成型模具包括：面板1、底板2、支撑固定件3、模具装置4、注射系统5、抽真空系统6、压力传感器7、密封件8、顶出系统9、防粘膜系统10和纤维夹紧条11。

其中，所述面板1和底板2分别通过螺丝压板紧固在压机的上压板和下压板上，用于安装模具装置。

所述模具装置4位于在所述面板1和底板2之间，包括A板41、B板42、上模仁43和下模仁44。所述上模仁43安装固定在所述A板41上，所述下模仁44安装固定在所述B板42上，所述A板41和B板42分别为上模仁43和下模仁44的安装紧固板，将A板41和B板42以其上的上模仁43和下模仁44相对的方向开闭式分布，并使上模仁和下模仁之间形成型腔，其中，所述A板41和B板42分别通过所述支撑固定件3与所述面板1和底板2固定连接。具体地，支撑固定件3为方铁，用于支撑模具装置，其一端与面板或底板的端部固定，另一端垂直固定连接A板或B板，由于方铁的存在，使得A板或B板与对应的面板或底板之间存在一定的空间，用于安装固定其他部件。另外，A板和B板内均嵌入有贯通的加热油路12，该加热油路内流动热油，为模具提供恒定的热源，一般恒温在100～220℃。为了防止热量通过方铁的热传导流失，还在方铁与A板或B板之间安装隔热板13，使模具温度尽可能的保持恒定。

所述注射系统5安装在所述面板1和A板41之间，并向所述型腔内注射胶液。具体地，所述注射系统5包括注射头51和注射头安装架52，其中，所述注射头安装架52安装固定在所述A板41与所述面板1相对一侧的表面，用于紧固注射头；所述注射头51固定在所述注射头安装架52内，其出胶口端插入所述上模仁43内，并与所述型腔连通。其出胶口端包括注射口53、胶口54和胶槽55；其中，所述胶口54位于所述注射口53的下端，其胶液流道为锥形结构，所述胶槽55位于所述胶口54的底端，其截面为圆弧形结构；所述锥形结构的最大直径小于所述注射口53的内径，所述圆弧形结构的直径小于所述锥形结构的最小直径。另外，在注射口的外周和胶口上均安装有第三密封圈14。通过该胶液流道的设计，既可以保证注胶快速，又可以保证注胶平稳，同时方面成型产品的脱模，让树脂胶液在纤维内得到良好的浸润和扩散，保证不缺胶、排气彻底，提高产品的质量。另外，注射头的个数为2个以上，通过增加注射头的个数，可以进一步提高注胶速度，实现快速压缩，从整体上提升生产效率。

所述压力传感器7有多个，均匀分别在所述上模仁43内，用于检测型腔内的压力值。优选地，在注射头附近10～40mm的范围内安装有压力传感器，该压力传感器能够及时感知并实时反馈注胶的压力，以便注胶系统及时调整压力，保证注胶质量。

所述抽真空系统6固定在所述面板1和A板41之间，并位于所述上模仁43的两个端部，其抽气管61插入所述型腔内；所述A板41位于所述上模仁43的上表面与所述抽气管61相接的部分带有缓冲腔62，所述缓冲腔62内位于所述抽气管61的左右两侧带有第一密封圈63，所述缓冲腔62的外侧顶部带有套置在所述抽气管61上的第二密封圈64。抽真空系统用于抽取并除尽型腔内的空气，而通过双层密封圈的设计保证抽真空系统不漏气，保证型腔内的真空度不变，从而提高产品的质量。

所述密封件8部分嵌入安装在与所述上模仁41相对的所述下模仁42内，并位于所述型腔的两端。具体地，密封件8包括间隔分布的翻边密封圈81和O形密封圈82，其中，所述O形密封圈82靠近所述型腔分布。翻边密封圈81在提供密封性能的同时，能够适当抬高上模仁以微调型腔高度，保证产品质量；所述O形密封圈在提供密封性能的同时，能够阻止型腔内的树脂胶液溢出。

所述顶出系统9安装固定在所述底板2和B板44之间，包括油缸、顶杆91和套筒92；所述顶杆91插入到所述套筒92内，其一端与所述油缸的动力输出端连接，其另一端与所述型腔连通，所述套筒92的两端分布与所述油缸和型腔连接密封，其内部空间与所述型腔连通，套筒92位于所述油缸和型腔之间的部分连通高压空气93。顶出系统的作用是通过吹气或者机械顶杆的作用，对产品15的下表面施加一个向上的冲力，将产品顶出。顶出系统的作用方式有两种，一种是通过油缸带动顶杆给产品施加一个向上的冲力，将产品顶出；另一种是通过油缸带动顶杆顶高一小段距离，再由高压空气吹起产品。

所述防粘膜系统10安装固定在所述面板1和A板43之间，包括油缸、顶杆101和套筒1032；所述顶杆101插入到所述套筒102内，其一端与所述油缸的动力输出端连接，其另一端与所述型腔连通，所述套筒102的两端分布与所述油缸和型腔连接密封，其内部空间与所述型腔连通，套筒102位于所述油缸和型腔之间的部分连通高压空气103。防粘膜系统的作用是通过吹气或者机械顶杆，对产品15的上表面释放一个向下的压力，防止产品与上模具粘结。防粘膜系统的作用方式有两种，一种是通过油缸带动顶杆给产品施加一个向下的冲力，使产品不粘模；另一种是通过油缸带动顶杆顶高一小段距离，再由高压空气向下吹起产品脱模。

所述纤维夹紧条11一部分嵌入在所述下模仁44内，另一部分伸入所述型腔内，其伸入所述型腔内的高度占所述型腔高度的0.4～1倍。纤维夹紧条用于夹紧型腔内的纤维，防止高压喷出的胶液流动造成纤维乱纹，提高成型后产品的表面质量。

利用上述成型模具进行的快速多孔压缩制造工艺，包括如下步骤：

（1）模具安装：将成型模具通过面板和底板固定在压机的上压板和下压板上；

（2）模具升温：将成型模具的加热油路连接到油温机内，然后向加热油路内通入加热油，使模具升温预热至100～220℃；

（3）放置纤维：通过压机提升面板和底板使得模具的上模仁和下模仁分开，然后在下模仁内放置好纤维，并用纤维压紧装置固定；

（4）合模：通过压机使面板和底板闭合，从而使上模仁和下模仁闭合压紧纤维；

（5）抽真空：开启抽真空系统，使型腔内达到要求的真空度，不低于-0.095MPa；

（6）注射胶液：通过注射系统向型腔内注射胶液，并通过压力传感器检测和反馈胶液注射压力，进而调整注射压力；

（7）成型：注射胶液后，保压10～20MPa、控温150～200℃、使胶液固化成型；

（8）脱模：先开启防粘膜系统，使成型产品与上模仁脱离，然后开启顶出系统，使成型产品与下模仁脱离，取出；

（10）重复步骤（3）～（9），进行循环作业。

本发明通过注射系统的设计，提高了注胶速度，缩短了成型周期，通过抽真空系统、密封件和纤维压紧条的设计，使得制得的复合材料，其表面光滑，无纤维乱纹现象，且产品表面及内部均无气泡。

本发明使用的成型模具，具有如下优点：

1、通过密封件、抽真空系统注射系统的设计，使得模具抽真空、排气性能和密封性能良好，有利于提高型腔真空度，使得产品内部不含气泡；

2、通过压力传感器的设计使用，实时监测和反馈型腔内的注胶压力和型腔压力，方便用户通过压力的变化调整注胶工艺和注胶量，实现注胶量可控，避免过量注胶造成的原料浪费；

3、通过注射头的设计和纤维夹紧条的设计，一方面提高了注胶速率，另一方面提高了胶液的浸透效果，避免纤维乱纹，提高产品的表面质量；

4、通过防粘膜系统和顶出系统的设计，有效方式产品粘模，使产品取出更加容易。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：

（1）模具安装：将成型模具通过面板和底板固定在压机的上压板和下压板上；

（2）模具升温：将成型模具的加热油路连接到油温机内，然后向加热油路内通入加热油，使模具升温预热；

（3）放置纤维：通过压机提升面板和底板使得模具的上模仁和下模仁分开，然后在下模仁内放置好纤维，并用纤维压紧装置固定；

（4）合模：通过压机使面板和底板闭合，从而使上模仁和下模仁闭合压紧纤维；

（5）抽真空：开启抽真空系统，使型腔内达到要求的真空度；

（6）注射胶液：通过注射系统向型腔内注射胶液，并通过压力传感器检测和反馈胶液注射压力，进而调整注射压力；

（7）成型：注射胶液后，保压、控温、固化成型；

（8）脱模：先开启防粘膜系统，使成型产品与上模仁脱离，然后开启顶出系统，使成型产品与下模仁脱离，取出；

（10）重复步骤（3）～（9），进行循环作业。

2.根据权利要求1所述的快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，所述步骤（2）中，所述预热的温度为100～220℃。

3.根据权利要求1所述的快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，所述步骤（5）中，所述真空度为不低于-0.095MPa。

4.根据权利要求1所述的快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，所述步骤（7）中，所述固化成型的温度为150～200℃，压力为10～20MPa。

5.根据权利要求1至4任一项所述的快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，所述成型模具包括：面板、底板、支撑固定件、模具装置、注射系统、抽真空系统、压力传感器、密封件、顶出系统和防粘膜系统；所述面板和底板分别紧固在压机的上压板和下压板上；所述模具装置位于在所述面板和底板之间，包括A板、B板、上模仁和下模仁；所述上模仁安装固定在所述A板上，所述下模仁安装固定在所述B板上，所述A板和B板以所述上模仁和下模仁相对的方向开闭式分布，并形成型腔，其中，所述A板和B板分别通过所述支撑固定件与所述面板和底板固定连接，且A板和B板内均嵌入有贯通的加热油路；所述注射系统安装在所述面板和A板之间，并带有多个注射头；所述抽真空系统固定在所述面板和A板之间，并位于所述上模仁的两个端部，其抽气管插入所述型腔内；所述压力传感器分布在所述上模仁内；所述密封装置部分嵌入安装在与所述上模仁相对的所述下模仁内，并位于所述型腔的两端；所述顶出系统安装固定在所述底板和B板之间，并与所述型腔连通；所述防粘膜系统安装固定在所述面板和A板之间，并与所述型腔连通。

6.根据权利要求5所述的快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，所述密封件包括间隔分布的翻边密封圈和O形密封圈，其中，所述O形密封圈靠近所述型腔。

7.根据权利要求5所述的快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，所述A板位于所述上模仁的上表面与所述抽气管相接的部分带有缓冲腔，所述缓冲腔内位于所述抽气管的左右两侧带有第一密封圈，所述缓冲腔的外侧顶部带有套置在所述抽气管上的第二密封圈。

8.根据权利要求5所述的快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，注射系统包括注射头和注射头安装架，其中，所述注射头安装架安装固定在所述A板与所述面板相对一侧的表面；多个所述注射头固定在所述注射头安装架内，其出胶口端插入所述上模仁内，并与所述型腔连通。

9.根据权利要求8所述的快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，所述出胶口端包括注射口、胶口和胶槽；其中，所述胶口位于所述注射口的下端，其胶液流道为锥形结构，所述胶槽位于所述胶口的底端，其截面为圆弧形结构；所述锥形结构的最大直径小于所述注射口的内径，所述圆弧形结构的直径小于所述锥形结构的最小直径。

10.根据权利要求5所述的快速多孔压缩制造工艺，其特征在于，还包括纤维夹紧条，所述纤维夹紧条一部分嵌入在所述下模仁内，另一部分伸入所述型腔内，其伸入所述型腔内的高度占所述型腔高度的0.4～1倍。