CN110524756A - 平板试验件成型模具、平板试验件制作方法及平板试验件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平板试验件成型模具、平板试验件制作方法及平板试验件,其中平板试验件成型模具,包括:上模板、下模板及厚度调节垫框;所述上模板设置有注胶口和出胶口;所述厚度调节垫框设置在所述上模板与所述下模板之间,所述厚度调节垫框的形状和厚度与所述平板试验件相匹配;所述上模板、所述下模板及所述厚度调节垫框之间的空间形成模具腔;所述注胶口和所述出胶口与所述模具腔连通。上述模具设计无需导流槽设计,防止包覆性气泡产生,有利于试件质量控制提升,成型方案可靠,成本低、耗材损耗少,方法通用性强,适于复合材料试验件和结构件的批量化生产制造。
Description
技术领域
本发明涉及航空试验件制备技术领域,尤其涉及一种平板试验件成型模具、平板试验件制作方法及平板试验件。
背景技术
当今社会环境污染日趋加重,资源紧张,轻量化设计对各种交通工具节能减排重要意义,碳纤维复合材料的应用可以极大地降低交通工具的自重,降低能源的消耗。树脂传递模塑成型(Resin Transfer Molding,RTM)是一种先进的低成本复合材料成型工艺。RTM具有成型速度快、制件质量稳定、环境友好、成本低、可一次性成型复杂结构等优点,加强对RTM工艺的研究,推广其应用开发,对碳纤维复合材料制件的广泛应用具有重大意义。
国内对RTM模具的设计研发经验较少,且设计均较为复杂,平板试验件制备操作难度较大,且流胶设计往往通过流胶槽来实现注胶,极易产生包覆性气泡,不利于试验件质量控制,在制作不同厚度的平板试验件时需要更换不同的模具耗材多,成本高。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种平板试验件成型模具、平板试验件制作方法及平板试验件以解决现有技术中制作平板试验件极易产生包覆性气泡及在制作不同厚度的平板试验件时需要更换不同的模具耗材多,成本高的问题。
(二)技术方案
为解决上述问题,本发明的第一方面提供了一种平板试验件成型模具,包括:上模板、下模板及厚度调节垫框;所述上模板设置有注胶口和出胶口;所述厚度调节垫框设置在所述上模板与所述下模板之间,所述厚度调节垫框的形状和厚度与所述平板试验件相匹配;所述上模板、所述下模板及所述厚度调节垫框之间的空间形成模具腔;所述注胶口和所述出胶口与所述模具腔连通。
进一步地,所述上模板与所述下模板通过紧固件可拆卸固定连接。
进一步地,所述上模板靠近所述模具腔的位置设置有温度检测装置;所述温度检测装置用于检测模具腔内部的温度。
进一步地,所述下模板内部设置有加热装置;所述加热装置用于对所述平板试验件加热。
进一步地,所述加热装置为均匀的排布的加热管道;在所述下模板设置有加热管道容置槽,所述加热管道设置在所述容置槽内。
进一步地,所述容置槽开口处设置有加热挡板;所述加热挡板与所述下模板可拆卸固定连接。
进一步地,所述下模板为固体透射材质。
进一步地,所述厚度调节垫框与所述上模板之间和所述厚度调节垫框与所述下模板之间均设置有密封条。
进一步地,所述注胶口靠近所述模具腔一端设置有分流片;所述分流片用于将通过所述注胶口注入所述模具腔的流质材料均匀散开。
进一步地,所述出胶口为多个;多个所述出胶口分布在所述上模板靠近所述厚度调节垫框位置,所述注胶口设置在所述上模板中部位置。
根据本发明的另一个方面,提供一种平板试验件制作方法,在所述平板试验件的制作过程中使用上述及方案任一项所述的一种平板试验件成型模具。
根据本发明的又一方面,提供一种平板试验件,在所述平板试验件的制作过程中使用上述技术方案任一项所述的一种平板试验件成型模具。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果:
本发明无需导流槽设计,防止包覆性气泡产生,有利于试件质量控制提升,成型方案可靠,成本低、耗材损耗少,方法通用性强,适于复合材料试验件和结构件的批量化生产制造。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的厚度调节垫框的俯视图;
图2是根据本发明一可选实施方式的具有加热装置的平板试验件成型模具结构示意图;
图3是根据本发明一可选实施方式的具有加热装置的下模板俯视图(左)和剖视图(右);
图4是根据本发明一可选实施方式的下模板为透射材质的平板试验件成型模具结构示意图;
图5是根据本发明一可选实施方式的透射材质的下模板俯视图;
图6是根据本发明一可选实施方式的分流片结构示意图;
图7是根据本发明一可选实施方式的平板试验件成型模具的俯视图;
附图标记:
1:吊环;2:锁模螺栓;3:出胶口;4:上模板;5分流片;6:注胶口;7:热电偶;8:密封条;9:厚度调节垫框;10:下模板;11:加热挡板;12:加热装置;13:螺钉;14:下模板框;15:有机玻璃;16:加热装置接头。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本发明实施例的第一方面,提供了一种平板试验件成型模具,包括:上模板4、下模板10及厚度调节垫框9如图1所示;所述上模板4设置有注胶口6和出胶口3;所述厚度调节垫框9设置在所述上模板4与所述下模板10之间,所述厚度调节垫框9的形状和厚度与所述平板试验件相匹配;所述上模板4、所述下模板10及所述厚度调节垫框9之间的空间形成模具腔;所述注胶口6和所述出胶口3与所述模具腔连通。在制作平板试验件时选择与试验件形状及厚度相同的厚度调节垫框9,将厚度调节框放在上模板4和下模板10之间,将三者固定在一起,可以用夹子夹起来,也可以用绳子绑起来,还可以用螺栓固定起来,只要是能将模具腔保持形状不变即在本发明保护范围内,然后从注胶口6注入树脂,尽可能将注胶口6与所述出胶口3设计的较远,从而使模具腔可以被树脂完全填充,且无气泡。通过吊环1实现模具的吊装、移动及拆卸,使模具的移动搬运更加灵活。
上述实施例模具通过设计注胶口6和出胶口3,无需导流槽设计,防止包覆性气泡产生,有利于试件质量控制提升,成型方案可靠,并且上述模具是一套组合模具,在变换制作平板试验件时只需要替换厚度调节垫框9即可,耗材损耗少、成本低,方法通用性强,适于复合材料试验件和结构件的批量化生产制造。
可选的,所述上模板4与所述下模板10通过紧固件可拆卸固定连接。具体的可以是锁模螺栓2,这种连接方式便于厚度调节垫框9的替换及成型的平板试验件的取出脱模,无需像现有技术将平板试验件顶出装置,简化了模具设计及脱模操作,也防止了原有技术中在脱模过程中对模具及平板试验件的磨损。
可选的,所述上模板4靠近所述模具腔的位置设置有温度检测装置;所述温度检测装置用于检测模具腔内部的温度。无论是换热器加热还是热电阻加热,亦或是热电偶7,只要能满足模型固化加热即在本发明保护范围内。
可选的,如图2所示,所述下模板10内部设置有加热装置12;所述加热装置12用于对所述平板试验件加热。可选的,所述加热装置12为均匀的排布的加热管道;在所述下模板10设置有加热管道容置槽,所述加热管道设置在所述容置槽内;加热装置接头16设置在容置槽外部。
可选的,所述容置槽开口处设置有加热挡板11;所述加热挡板11与所述下模板10可拆卸固定连接,具体的可以是螺钉13,但不限于此。通过设置挡板防止加热装置12对人造成危害,并且防止热量的流失扩散。
如图3所示,在本发明提供一具体实施例中,在下模板10结构中设计了“S”型金属管道(也可以采用“S”型电加热管),“S”型并非限定排布规则,只要能对模型均匀加热即可,接通油温机或高温循环水,对下模板10上面的模具加热,适应不同工艺温度的RTM试验注胶要求,相对于通常的试验件进行固化和后固化加热,同将整套模具放入固化炉中加热固化相比,本发明降低了加热面积,变固化炉循环热空气加热模具为模具自加热,减少了能耗,提高了加热效率;下模可单独作为带有加热功能的平板模具,方便不同温度下的VARI工艺研究。
可选的,所述下模板10为固体透射材质。可选的,如图4-5所示,下模板10由下模板框14和金属环嵌套高厚度有机玻璃15(通过耐高温胶组合粘接在一起)组成的,能够实现注胶过程监控,为工艺实施及改进提供支持。
可选的,所述厚度调节垫框9与所述上模板4之间和所述厚度调节垫框9与所述下模板10之间均设置有密封条8。防止注入的材料泄露。
可选的,所述注胶口6靠近所述模具腔一端设置有分流片5如图6所示;所述分流片5用于将通过所述注胶口6注入所述模具腔的流质材料均匀散开。在注胶口6底部分流片5设计能够降低注胶过程中树脂对纤维的冲击,减少纤维变形和脱模过程中对试样件的破坏,同时可以保证流质材料均匀散开。
可选的,所述出胶口3为多个如图7所示;多个所述出胶口3分布在所述上模板4靠近所述厚度调节垫框9位置,所述注胶口6设置在所述上模板4中部位置。此种设计方案进一步保证在注入树脂过程中不会出现气泡包覆的情况,保证成品质量。
在本发明实施例的另一个方面,提供一种平板试验件制作方法,在所述平板试验件的制作过程中使用上述及方案任一项所述的一种平板试验件成型模具。
在一可选实施例中,提供一种平板试验件制作方法,包括:
S1:根据所需制备试体板厚度选择相应厚度的厚度调节垫框9;
S2:使用丙酮或酒精等清洁溶剂对模具进行清理,待模具晾干后,使用与注胶树脂相同或匹配的树脂粘接胶将分流块固定在注胶口6底部;
S3:在型腔表面均匀涂覆脱模剂,脱模剂完全干燥后再次涂覆,如此两到三次,然后再上模板4和下模板10的密封槽中安装合适的硅胶密封条8;
S4:合模并连接好管路,通过抽真空或者模腔内冲入压缩空气打压的方式检验模具的气密性,确认模具气密良好后才可进行后续操作,如果模具气密性存在问题需要重新安装确认直至气密良好;
S5:将模具重新打开,使用合模螺栓的螺杆将下模和垫板进行定位,并固定;
S6:根据型腔尺寸和厚度裁剪合适尺寸和数量的纤维材料,依照铺贴顺序铺放至模具腔中;
S7:合模并拧紧合模螺栓,连接好注胶、出胶管路,并依据步骤3再次检验模具的气密性;
S8:树脂(环氧树脂或乙烯基树脂或者不饱和树脂)胶液选用粘度范围:200mps-1000mps,按照配方要求配置好比例,然后搅拌机均匀并真空除泡;
S9:打开下模板10加热装置12,将下模板10温度加热至工艺需求温度,并保温30min以上,确保温度平衡稳定;
S10:将配好的树脂胶液导入树脂罐或者单组份RTM注射机(如果使用双组份或三组分RTM注射机,则无需配置胶液,将各组分放置在注射机各组分桶中即可)中,调节压力范围0.2mPa-0.6mPa将树脂注射至注胶口6中;
S11:带出胶后关闭出胶管路,然后继续注胶5min-30min,进行保压补胶操作,以保证模腔内树脂完全充裕并浸润试样各个部位,降低孔隙、气泡等缺陷产生,提升制品质量;
S12:按照工艺要求调节下模板10加热温度,对模具腔内树脂进行固化和后固化处理,直至试样完全固化;
S13:待模具自然降温至50℃以下,松开锁模螺栓2,然后打开模具,使用橡皮锤和脱模楔子横向敲击垫板,试样件与上模脱离,然后再从垫板中脱出试样件。
在另一可选实施例中,提供一种可视模具实施方案,包括:
与上述实施方案相似,模具的下模板10为透射材质,仅在第S9、S12步骤需要加热时,采用固化炉对模具进行加热调节,以满足工艺需求。
在又一可选实施例中,提供可加热平板VARI工艺实施方案
S1:单独取出可加热模具下模板10,使用丙酮或酒精等清洁溶剂对模具进行清理;
S2:待模具晾干后,使用压敏胶带粘接保护粘接密封胶区域,在成型区域均匀涂覆脱模剂,脱模剂完全干燥后再次涂覆,如此两到三次使用;
S3:将裁好尺寸的纤维铺放在成型区域,然后铺放好脱模布、导流网等辅助材料;
S4:撕掉压敏胶带,粘好密封胶并进行真空密封袋粘接,然后抽真检验密封性并根据情况进行适当检查调节;
S5:打开下模板10加热装置12,将模板温度加热至工艺需求温度,并保温30min以上,确保温度平衡稳定;
S6:配置胶液,搅拌均匀后真空除泡,然后进行注胶;
S7:注胶完成后,按照工艺要求调节下模板10加热温度,对模腔内树脂进行固化和后固化处理,直至试样完全固化;
S8:脱模。
在本发明实施例的又一方面,提供一种平板试验件,在所述平板试验件的制作过程中使用上述技术方案任一项所述的一种平板试验件成型模具。
本发明旨在保护一种平板试验件成型模具,包括:上模板4、下模板10及厚度调节垫框9;所述上模板4设置有注胶口6和出胶口3;所述厚度调节垫框9设置在所述上模板4与所述下模板10之间,所述厚度调节垫框9的形状和厚度与所述平板试验件相匹配;所述上模板4、所述下模板10及所述厚度调节垫框9之间的空间形成模具腔;所述注胶口6和所述出胶口3与所述模具腔连通。上述模具设计无需导流槽设计,防止包覆性气泡产生,有利于试件质量控制提升,成型方案可靠,成本低、耗材损耗少,方法通用性强,适于复合材料试验件和结构件的批量化生产制造。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (12)
1.一种平板试验件成型模具,其特征在于,包括:上模板(4)、下模板(10)及厚度调节垫框(9);
所述上模板(4)设置有注胶口(6)和出胶口(3);
所述厚度调节垫框(9)设置在所述上模板(4)与所述下模板(10)之间,所述厚度调节垫框(9)的形状和厚度与所述平板试验件相匹配;所述上模板(4)、所述下模板(10)及所述厚度调节垫框(9)之间的空间形成模具腔;
所述注胶口(6)和所述出胶口(3)与所述模具腔连通。
2.根据权利要求1所述的成型模具,其特征在于,所述上模板(4)与所述下模板(10)通过紧固件可拆卸固定连接。
3.根据权利要求1所述的成型模具,其特征在于,所述上模板(4)靠近所述模具腔的位置设置有温度检测装置;
所述温度检测装置用于检测模具腔内部的温度。
4.根据权利要求1所述的成型模具,其特征在于,所述下模板(10)内部设置有加热装置(12);
所述加热装置(12)用于对所述平板试验件加热。
5.根据权利要求1所述的成型模具,其特征在于,所述加热装置(12)为均匀的排布的加热管道;
在所述下模板(10)设置有加热管道容置槽,所述加热管道设置在所述容置槽内。
6.根据权利要求5所述的成型模具,其特征在于,所述容置槽开口处设置有加热挡板(11);
所述加热挡板(11)与所述下模板(10)可拆卸固定连接。
7.根据权利要求1所述的成型模具,其特征在于,所述下模板(10)为固体透射材质。
8.根据权利要求1所述的成型模具,其特征在于,所述厚度调节垫框(9)与所述上模板(4)之间和所述厚度调节垫框(9)与所述下模板(10)之间均设置有密封条(8)。
9.根据权利要求1所述的成型模具,其特征在于,所述注胶口(6)靠近所述模具腔一端设置有分流片(5);
所述分流片(5)用于将通过所述注胶口(6)注入所述模具腔的流质材料均匀散开。
10.根据权利要求1所述的成型模具,其特征在于,所述出胶口(3)为多个;
多个所述出胶口(3)分布在所述上模板(4)靠近所述厚度调节垫框(9)位置,所述注胶口(6)设置在所述上模板(4)中部位置。
11.一种平板试验件制作方法,其特征在于,在所述平板试验件的制作过程中使用权利要求1-10任一项所述的一种平板试验件成型模具。
12.一种平板试验件,其特征在于,在所述平板试验件的制作过程中使用权利要求1-10任一项所述的一种平板试验件成型模具。
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