CN114248377A - 一种复合材料rtm模具制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料RTM模具制备方法，主要步骤包括：1)3D打印，通过3D打印技术制备模具粗胚；2)机加，通过机床在阳模制作模具注射孔和排气孔，在模具裙边制作连接孔，同时去除模具机加余量；3)模具表面处理，在模具表面喷涂胶衣然后进行水磨、抛光；4)试模，对产品进行试制，根据结果对模具进行调整。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料模具制作技术领域，具体为一种复合材料RTM模具制备方法。
背景技术
RTM是将树脂注入闭合模具中浸润增强材料并固化成型的方法，产品质量好、生产速度快、成本低，广泛应用于航空航天、汽车工业、机械设备、电子产品等领域。
目前，RTM模具主要有三大类：玻璃钢模具、金属模具、玻璃钢表面镀镍模具。模具寿命以玻璃钢模具最短，镀镍模具次之，金属模具最长，其制造成本也与使用寿命成正比。其中，玻璃钢模具和玻璃钢镀镍模具采用手工铺贴成型，生产效率低且不能进行复杂结构模具的制备；金属模具制备成本高、密度大、生产周期长，不利于小批量产品的制备。
3D打印技术是以数字模型为基础采用塑料或金属等材料来进行逐层打印的技术，采用3D打印技术制备复合材料RTM模具生产速度快、成本低、产品密度小且能进行复杂模具制备，有效避免传统RTM模具成本高、周期长、密度大等缺点，具有良好的发展前景
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合材料RTM模具制备方法，以解决上述背景技术中提出生产效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合材料RTM模具制备方法，主要步骤包括：
一、3D打印，通过3D打印技术制备模具粗胚。3D打印原料为碳纤维增强聚碳酸酯(CF/PC)或者碳纤维增强聚醚酰亚胺(CF/PEI)，打印方法为熔融挤出方法。打印完成后，对模具粗胚进行加压压实，加压压力为0.6MPa，加压时间2h～5h；
二、机加，通过机床在阳模制作模具注射孔和排气孔，在模具裙边制作密封槽和连接孔，同时去除模具机加余量，模具注射孔位于阳模中心，排气孔位于阳模两侧，树脂由注射孔进入浸润工件后最后由排气孔排出，裙边连接孔为盲孔，直径为8～30mm，通过螺栓和螺母进行连接；
三、模具表面处理，在模具表面喷涂胶衣然后进行水磨、抛光。乙烯基树脂作为胶衣喷涂原料，采用喷枪对模具使用面喷涂2次，第一层和第二层喷涂方向相互垂直，胶衣厚度为2～5mm。胶衣喷涂后进行依次采用500目、1000目水砂纸进行水磨至模具表面无明显划痕，水磨完成后，将抛光膏均匀涂抹至模具使用面，采用抛光机进行抛光，直至模具表面反光、无明显砂磨表面为止；
四、试模，对产品进行试制，根据结果对模具进行调整。试模前，先在模具使用面涂覆脱模剂3次，每次间隔时间15min～30min,涂覆完成后，在室温条件下风干30～60min，将预制体置于阴模表面并进行定位，在阴模裙边粘贴一层腻子条和定位块，然后将阳模与阴模合模，采用螺栓和螺母对模具进行紧固，注射孔连接注胶系统，排气孔与真空系统相连，接口处均采用密封胶条进行密封，关闭真空注胶系统阀门，打开真空系统阀门，开启真空泵使系统压力降到-0.09MPa以下，打开注胶系统进行注胶至胶液由排气孔流出，注胶压力为0.1～0.3MPa，注射完成后，将模具置于烘箱内，按制定的固化制度进行固化成型、脱模，然后将产品与设计图纸进行比对，根据结果对模具进行调整，最终完成模具制作。
优选的，所述风干装置的内壁安装有支撑块，风干装置的内部底壁和内壁均安装有风机。
优选的，所述阴模的顶部安装有阳模，阳模的顶部贯穿安装有螺栓，阳模的顶部观察安装有排气孔，阴模的顶部安装有预制体，预制体的顶部安装有腻子条，阳模的顶部安装有注射孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采用3D打印技术制备复合材料RTM模具粗胚，极大提高模具生产速度、模具强度，有效降低模具密度，显著提高模具经济效益和操作可行性；
2.本发明制备模具过程进行加压处理，有效提高模具耐压性能，使模具在承受内部压力时不易发生变形和翘曲，很好保证制品的尺寸精度；
3.本发明采用腻子条密封加机械紧固结构，大大提高模具密封性能，有效避免产品流胶现象。
4.本发明通过风干装置上安装有多个风机，可以使得风干更加快速，多个风机吹向不同方向，可以实现均匀风干的功能。
附图说明
图1为本发明的模具部分结构示意图；
图2为本发明的风干装置结构示意图。
图中：1、阴模；2、预制体；3、腻子条；4、阳模；5、排气孔；6、注射孔；7、螺栓；8、风干装置、9、支撑块；10、风机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1：请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种复合材料RTM模具制备方法，主要步骤包括：
一、3D打印，通过3D打印技术制备模具粗胚。3D打印原料为碳纤维增强聚碳酸酯(CF/PC)或者碳纤维增强聚醚酰亚胺(CF/PEI)，打印方法为熔融挤出方法。打印完成后，对模具粗胚进行加压压实，加压压力为0.6MPa，加压时间4.5h；
二、机加，通过机床在阳模制作模具注射孔和排气孔，在模具裙边制作密封槽和连接孔，同时去除模具机加余量，模具注射孔位于阳模中心，排气孔位于阳模两侧，树脂由注射孔进入浸润工件后最后由排气孔排出，裙边连接孔为盲孔，直径为10mm，通过螺栓和螺母进行连接；
三、模具表面处理，在模具表面喷涂胶衣然后进行水磨、抛光。乙烯基树脂作为胶衣喷涂原料，采用喷枪对模具使用面喷涂2次，第一层和第二层喷涂方向相互垂直，胶衣厚度为2mm，胶衣喷涂后进行依次采用500目、1000目水砂纸进行水磨至模具表面无明显划痕，水磨完成后，将抛光膏均匀涂抹至模具使用面，采用抛光机进行抛光，直至模具表面反光、无明显砂磨表面为止，喷涂完成后使用风干装置8，对模具进行风干，将模具放入到支撑块9上，启动风机10即可对模具进行快速风干；
四、试模，对产品进行试制，根据结果对模具进行调整。试模前，先在模具使用面涂覆脱模剂3次，每次间隔时间18min,涂覆完成后，在室温条件下风干55min，将预制体置于阴模表面并进行定位，在阴模裙边粘贴一层腻子条和定位块，然后将阳模与阴模合模，采用螺栓和螺母对模具进行紧固，注射孔连接注胶系统，排气孔与真空系统相连，接口处均采用密封胶条进行密封，关闭真空注胶系统阀门，打开真空系统阀门，开启真空泵使系统压力降到-0.09MPa以下，打开注胶系统进行注胶至胶液由排气孔流出，注胶压力为0.15MPa，注射完成后，将模具置于烘箱内，按制定的固化制度进行固化成型、脱模，然后将产品与设计图纸进行比对，根据结果对模具进行调整，最终完成模具制作。
进一步，所述风干装置8的内壁安装有支撑块9，风干装置8的内部底壁和内壁均安装有风机10。
进一步，所述阴模1的顶部安装有阳模4，阳模4的顶部贯穿安装有螺栓7，阳模4的顶部观察安装有排气孔5；阴模1的顶部安装有预制体2，预制体2的顶部安装有腻子条3，阳模4的顶部安装有注射孔6。
实施例2：请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种复合材料RTM模具制备方法，主要步骤包括：
一、3D打印，通过3D打印技术制备模具粗胚。3D打印原料为碳纤维增强聚碳酸酯(CF/PC)或者碳纤维增强聚醚酰亚胺(CF/PEI)，打印方法为熔融挤出方法。打印完成后，对模具粗胚进行加压压实，加压压力为0.6MPa，加压时间2.5h；
二、机加，通过机床在阳模制作模具注射孔和排气孔，在模具裙边制作密封槽和连接孔，同时去除模具机加余量，模具注射孔位于阳模中心，排气孔位于阳模两侧，树脂由注射孔进入浸润工件后最后由排气孔排出，裙边连接孔为盲孔，直径为8～30mm，通过螺栓和螺母进行连接；
三、模具表面处理，在模具表面喷涂胶衣然后进行水磨、抛光。乙烯基树脂作为胶衣喷涂原料，采用喷枪对模具使用面喷涂2次，第一层和第二层喷涂方向相互垂直，胶衣厚度为2mm，胶衣喷涂后进行依次采用500目、1000目水砂纸进行水磨至模具表面无明显划痕，水磨完成后，将抛光膏均匀涂抹至模具使用面，采用抛光机进行抛光，直至模具表面反光、无明显砂磨表面为止；
四、试模，对产品进行试制，根据结果对模具进行调整。试模前，先在模具使用面涂覆脱模剂3次，每次间隔时间20min,涂覆完成后，在室温条件下风干30min，将预制体置于阴模表面并进行定位，在阴模裙边粘贴一层腻子条和定位块，然后将阳模与阴模合模，采用螺栓和螺母对模具进行紧固，注射孔连接注胶系统，排气孔与真空系统相连，接口处均采用密封胶条进行密封，关闭真空注胶系统阀门，打开真空系统阀门，开启真空泵使系统压力降到-0.09MPa以下，打开注胶系统进行注胶至胶液由排气孔流出，注胶压力为0.1MPa，注射完成后，将模具置于烘箱内，按制定的固化制度进行固化成型、脱模，然后将产品与设计图纸进行比对，根据结果对模具进行调整，最终完成模具制作。
实施例3：请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种复合材料RTM模具制备方法，主要步骤包括：
一、3D打印，通过3D打印技术制备模具粗胚。3D打印原料为碳纤维增强聚碳酸酯(CF/PC)或者碳纤维增强聚醚酰亚胺(CF/PEI)，打印方法为熔融挤出方法。打印完成后，对模具粗胚进行加压压实，加压压力为0.6MPa，加压时间4h；
二、机加，通过机床在阳模制作模具注射孔和排气孔，在模具裙边制作密封槽和连接孔，同时去除模具机加余量，模具注射孔位于阳模中心，排气孔位于阳模两侧，树脂由注射孔进入浸润工件后最后由排气孔排出，裙边连接孔为盲孔，直径为20mm，通过螺栓和螺母进行连接；
三、模具表面处理，在模具表面喷涂胶衣然后进行水磨、抛光。乙烯基树脂作为胶衣喷涂原料，采用喷枪对模具使用面喷涂2次，第一层和第二层喷涂方向相互垂直，胶衣厚度为3.5mm，胶衣喷涂后进行依次采用500目、1000目水砂纸进行水磨至模具表面无明显划痕，水磨完成后，将抛光膏均匀涂抹至模具使用面，采用抛光机进行抛光，直至模具表面反光、无明显砂磨表面为止；
四、试模，对产品进行试制，根据结果对模具进行调整。试模前，先在模具使用面涂覆脱模剂3次，每次间隔时间25min,涂覆完成后，在室温条件下风干40min，将预制体置于阴模表面并进行定位，在阴模裙边粘贴一层腻子条和定位块，然后将阳模与阴模合模，采用螺栓和螺母对模具进行紧固，注射孔连接注胶系统，排气孔与真空系统相连，接口处均采用密封胶条进行密封，关闭真空注胶系统阀门，打开真空系统阀门，开启真空泵使系统压力降到-0.09MPa以下，打开注胶系统进行注胶至胶液由排气孔流出，注胶压力为0.2MPa，注射完成后，将模具置于烘箱内，按制定的固化制度进行固化成型、脱模，然后将产品与设计图纸进行比对，根据结果对模具进行调整，最终完成模具制作。
实施例4：请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种复合材料RTM模具制备方法，主要步骤包括：
一、3D打印，通过3D打印技术制备模具粗胚。3D打印原料为碳纤维增强聚碳酸酯(CF/PC)或者碳纤维增强聚醚酰亚胺(CF/PEI)，打印方法为熔融挤出方法。打印完成后，对模具粗胚进行加压压实，加压压力为0.6MPa，加压时间5h；
二、机加，通过机床在阳模制作模具注射孔和排气孔，在模具裙边制作密封槽和连接孔，同时去除模具机加余量，模具注射孔位于阳模中心，排气孔位于阳模两侧，树脂由注射孔进入浸润工件后最后由排气孔排出，裙边连接孔为盲孔，直径为30mm，通过螺栓和螺母进行连接；
三、模具表面处理，在模具表面喷涂胶衣然后进行水磨、抛光。乙烯基树脂作为胶衣喷涂原料，采用喷枪对模具使用面喷涂2次，第一层和第二层喷涂方向相互垂直，胶衣厚度为5mm，胶衣喷涂后进行依次采用500目、1000目水砂纸进行水磨至模具表面无明显划痕，水磨完成后，将抛光膏均匀涂抹至模具使用面，采用抛光机进行抛光，直至模具表面反光、无明显砂磨表面为止；
四、试模，对产品进行试制，根据结果对模具进行调整。试模前，先在模具使用面涂覆脱模剂3次，每次间隔时间30min,涂覆完成后，在室温条件下风干60min，将预制体置于阴模表面并进行定位，在阴模裙边粘贴一层腻子条和定位块，然后将阳模与阴模合模，采用螺栓和螺母对模具进行紧固，注射孔连接注胶系统，排气孔与真空系统相连，接口处均采用密封胶条进行密封，关闭真空注胶系统阀门，打开真空系统阀门，开启真空泵使系统压力降到-0.09MPa以下，打开注胶系统进行注胶至胶液由排气孔流出，注胶压力为0.3MPa，注射完成后，将模具置于烘箱内，按制定的固化制度进行固化成型、脱模，然后将产品与设计图纸进行比对，根据结果对模具进行调整，最终完成模具制作。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种复合材料RTM模具制备方法，主要步骤包括：
3D打印、机加、模具表面处理、试模和制备装置；
通过3D打印技术制备模具粗胚，3D打印原料为碳纤维增强聚碳酸酯(CF/PC)或者碳纤维增强聚醚酰亚胺(CF/PEI)，打印方法为熔融挤出方法，打印完成后，对模具粗胚进行加压压实，加压压力为0.6MPa，加压时间2h～5h。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料RTM模具制备方法，其特征在于：机加，通过机床在阳模制作模具注射孔和排气孔，在模具裙边制作密封槽和连接孔，同时去除模具机加余量，模具注射孔位于阳模中心，排气孔位于阳模两侧，树脂由注射孔进入浸润工件后最后由排气孔排出，裙边连接孔为盲孔，直径为8～30mm，通过螺栓和螺母进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料RTM模具制备方法，其特征在于：模具表面处理，在模具表面喷涂胶衣然后进行水磨、抛光，乙烯基树脂作为胶衣喷涂原料，采用喷枪对模具使用面喷涂2次，第一层和第二层喷涂方向相互垂直，胶衣厚度为2～5mm，胶衣喷涂后进行依次采用500目、1000目水砂纸进行水磨至模具表面无明显划痕。
4.根据权利要求3所述的一种复合材料RTM模具制备方法，其特征在于：水磨完成后，将抛光膏均匀涂抹至模具使用面，采用抛光机进行抛光，直至模具表面反光、无明显砂磨表面为止。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料RTM模具制备方法，其特征在于：试模，对产品进行试制，根据结果对模具进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料RTM模具制备方法，其特征在于：试模前，先在模具使用面涂覆脱模剂3次，每次间隔时间15min～30min,涂覆完成后，在室温条件下风干30～60min。
7.根据权利要求1所述的一种复合材料RTM模具制备方法，其特征在于：将预制体置于阴模表面并进行定位，在阴模裙边粘贴一层腻子条和定位块，然后将阳模与阴模合模，采用螺栓和螺母对模具进行紧固，注射孔连接注胶系统，排气孔与真空系统相连，接口处均采用密封胶条进行密封，关闭真空注胶系统阀门。
8.根据权利要求7所述的一种复合材料RTM模具制备方法，其特征在于：打开真空系统阀门，开启真空泵使系统压力降到-0.09MPa以下，打开注胶系统进行注胶至胶液由排气孔流出，注胶压力为0.1～0.3MPa，注射完成后，将模具置于烘箱内，按制定的固化制度进行固化成型、脱模，然后将产品与设计图纸进行比对，根据结果对模具进行调整，最终完成模具制作。
9.根据权利要求1所述的一种复合材料RTM模具制备用的装置，其特征在于：所述风干装置(8)的内壁安装有支撑块(9)，风干装置(8)的内部底壁和内壁均安装有风机(10)。
10.根据权利要求1所述的一种复合材料RTM模具制备用的装置，其特征在于：所述阴模(1)的顶部安装有阳模(4)，阳模(4)的顶部贯穿安装有螺栓(7)，阳模(4)的顶部观察安装有排气孔(5)；阴模(1)的顶部安装有预制体(2)，预制体(2)的顶部安装有腻子条(3)，阳模(4)的顶部安装有注射孔(6)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023180144A1 (en) * | 2022-03-23 | 2023-09-28 | Solvay Specialty Polymers Usa, Llc | Large fabrication molds |
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2021
- 2021-11-09 CN CN202111322718.9A patent/CN114248377A/zh active Pending
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