專利名稱：密封橡膠氣囊陽模的制造方法及樹脂傳遞模塑成型的新方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種復合材料樹脂成型技術(shù)，特別是一種密封橡膠氣囊陽模的制造方法及其用于復雜結(jié)構(gòu)復合材料制件的樹脂傳遞模塑成型的新方法，國際專利主分類號擬為Int.Cl.B29C70/00。
背景技術(shù)：
樹脂傳遞模塑技術(shù)(RTM)是一種復合材料的成型技術(shù)。以該工藝技術(shù)生產(chǎn)的復合材料制件具有可局部增強，兩面光滑，尺寸精確，環(huán)境友好等特點，因此越來越廣泛地用于航空航天，交通運輸，電器等領域。傳統(tǒng)的RTM工藝，由于使用的是金屬模具材料，在制造復雜結(jié)構(gòu)的復合材料制件時，很多結(jié)構(gòu)如球形或大半球形、開口小的變型腔、含有預埋件等復雜制件成型后，陽模整體無法分離出來，因此只能將陽模分塊設計制造，拼接組裝后使用。但這種分塊陽模的成型技術(shù)必然會出現(xiàn)組裝定位和密封等新的技術(shù)問題，不僅給模具設計帶來麻煩，而且也使RTM成型工藝困難，甚至難以成型，同時也增加了成本。另一方面，對于大尺寸的構(gòu)件，金屬模具面積大，重量大，加工成本較高，不僅給模具組裝帶來了困難，而且在樹脂注射過程中也容易產(chǎn)生變形，降低了產(chǎn)品成型質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，設計一種密封橡膠氣囊陽模的制造方法及樹脂傳遞模塑成型的新方法，該密封橡膠氣囊陽模的制造方法具有模具制造簡單，成本低廉，特別適用于作各種復雜結(jié)構(gòu)和/或大尺寸復合材料制件的陽模；該樹脂傳遞模塑成型的新方法，借助所述的密封橡膠氣囊陽模的制造方法，使復雜結(jié)構(gòu)復合材料制件固化后容易脫模，并具有工藝簡單，與復合材料制件不粘結(jié)，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良等優(yōu)點。
本發(fā)明解決所述密封橡膠氣囊陽模的制造方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是設計一種密封橡膠氣囊陽模的制造方法，該制造方法首先依據(jù)復合材料預制件的形狀結(jié)構(gòu)利用金屬材料制造陰模，然后在所述的陰模內(nèi)裝入不小于復合材料制件厚度的填充材料，鋪上2塊或2塊以上相互搭接20-30毫米的橡膠片材，其中一塊橡膠片材上安裝有氣嘴，封閉組配陰模，并使所述氣嘴伸出所述封閉組配陰模之外；由所述氣嘴向所述封閉陰模之內(nèi)打入壓縮空氣，使所述橡膠片材貼服于所述填充材料的表面后；再放入烘箱中加熱，使溫度達到150-160℃，保持0.2-0.3Mpa的壓縮空氣壓力10-20分鐘，使所述橡膠片材硫化，橡膠片材搭接處粘合密封；冷卻后，拆開所述封閉組配陰模，即可取出所制成的密封橡膠氣囊陽模。
本發(fā)明解決所述樹脂傳遞模塑成型的新方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是設計一種樹脂傳遞模塑成型的新方法，該新方法利用金屬材料為陰模。本發(fā)明所述密封橡膠氣囊陽模的制造方法制造的帶氣嘴的密封橡膠氣囊為陽模，在陰、陽模之間裝入復合材料預制件后固定密封好模具；通過所述的氣嘴向橡膠氣囊陽模內(nèi)輸入壓縮空氣，控制橡膠氣囊陽模內(nèi)的空氣壓力為0.1-0.7Mpa；然后注入樹脂，樹脂的注入壓力要小于所述橡膠氣囊陽模內(nèi)的壓縮空氣壓力，待樹脂固化后，利用所述的氣嘴釋放密封橡膠氣囊陽模中的空氣，脫模，即制得復合材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明涉及獨特地設計了帶氣嘴的密封的橡膠氣囊為陽模，利用橡膠模具的可變形性，充分適應復合材料制件的復雜結(jié)構(gòu)特征，使之既能承受空氣內(nèi)壓，又能承受樹脂浸漬外壓，滿足了RTM工藝條件；樹脂固化后，橡膠氣囊陽模通過放氣收縮變形方便容易地與復雜結(jié)構(gòu)復合材料制件脫模分離，大大降低了制造成本，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，且工藝簡單，解決了復雜結(jié)構(gòu)復合材料制件模具制造困難，成本高，難以脫模成型和大尺寸復合材料制件金屬模具成本費用昂貴等問題，具有良好的工業(yè)實用性。


圖1為本發(fā)明樹脂傳遞模塑成型的新方法的工藝路線示意圖；圖2為采用本發(fā)明樹脂傳遞模塑成型新方法的一種實施例的示意圖圖3為采用本發(fā)明樹脂傳遞模塑成型新方法的另一種實施例的示意圖；圖4為本發(fā)明密封橡膠氣囊陽模的制造方法的工藝路線示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例及其附圖進一步敘述本發(fā)明本發(fā)明設計的一種密封橡膠氣囊陽模(簡稱陽模)的制造方法(參見圖1-4)，該制造方法首先依據(jù)復合材料預制件2的形狀結(jié)構(gòu)利用金屬材料制造陰模1。在所述的陰模1內(nèi)裝入不小于復合材料預制件2厚度的填充材料后，在填充材料上鋪上2塊或2塊以上相互搭接20-30毫米的橡膠片材，其中一塊橡膠片材上安裝有氣嘴4。然后，封閉組配陰模，并使所述氣嘴4通過預留的氣嘴孔伸出所述封閉組配陰模之外，氣嘴孔可密封。由所述氣嘴4向所述封閉陰模之內(nèi)施加壓縮空氣，使所述橡膠片材貼服于所述填充材料的表面后，再放入烘箱中加熱，使溫度達到150-160℃，保持0.2-0.3Mpa的壓縮空氣壓力5-20分鐘，使所述橡膠片材硫化，橡膠片材搭接處粘合密封；冷卻后，拆開所述封閉組配陰模，即可取出所制成的密封橡膠氣囊陽模3。所述的陰模1的制造裝配均為現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明所述制造密封橡膠氣囊陽模3的橡膠片材的塊數(shù)與形狀不限，依據(jù)復合材料制件2的結(jié)構(gòu)形狀或金屬陰模的結(jié)構(gòu)形狀或者制造陽模3的需要而定。對于形狀結(jié)構(gòu)復雜的復合材料制件2，制作陽模3需要的橡膠片材塊數(shù)較多，可能大于2塊。不論所需的橡膠片材多少，每塊橡膠片材之間都要搭接20-30毫米，剪裁時應當特別注意。橡膠片材的搭接長度以可以粘接牢靠為原則。所述制造陽模3的橡膠片材可根據(jù)樹脂固化的溫度和制件結(jié)構(gòu)的復雜程度來選擇，一般復合材料采用固化溫度高的樹脂時，陽模3宜選擇耐高溫橡膠材料，而針對結(jié)構(gòu)復雜程度高的制件，陽模3應選擇延伸率高的橡膠材料。一般常用硅橡膠、丁氰橡膠等作為制造陽模3的橡膠片材。
本發(fā)明設計的樹脂傳遞模塑成型的新方法(以下簡稱RTM新方法)，是在原有RTM方法基礎上，利用金屬材料為陰模，本發(fā)明所述的密封橡膠氣囊陽模的制造方法制造的帶氣嘴的密封橡膠氣囊為陽模，在陰、陽模之間裝入復合材料預制件后固定密封好模具；通過所述的氣嘴向橡膠氣囊陽模內(nèi)輸入壓縮空氣，控制橡膠氣囊內(nèi)的空氣壓力為0.1-0.7Mpa，使其具有支撐復合材料預制件的能力，并能夠承受樹脂浸漬時所產(chǎn)生的外壓力；然后注入樹脂，樹脂的注入壓力要小于所述橡膠氣囊內(nèi)的壓縮空氣壓力，待樹脂固化后，利用所述的氣嘴釋放密封橡膠氣囊陽模中的空氣，脫模，即制得復合材料。
本發(fā)明獨特地設計了柔性材料制造的密封橡膠氣囊陽模，制造方法容易，適應性好，成本低廉，特別適應復雜結(jié)構(gòu)復合材料制件的形狀結(jié)構(gòu)要求，節(jié)約資源，提高效益。本發(fā)明RTM新方法在傳統(tǒng)RTM方法的基礎上，獨特地采用了本發(fā)明所述密封橡膠氣囊陽模制造方法制得的帶氣嘴的密封橡膠氣囊陽模，利用其充氣來適應復雜結(jié)構(gòu)復合材料制件的形狀結(jié)構(gòu)要求，利用其放氣收縮變形來解決復雜形狀結(jié)構(gòu)脫模困難問題，并且成型工藝簡單，便于實際應用。本發(fā)明所述的制造方法雖然特別適用于復雜結(jié)構(gòu)復合材料制件的制造，但同樣也適用于常規(guī)或一般結(jié)構(gòu)復合材料制件的制造。
本發(fā)明所述的密封橡膠氣囊陽模制造方法和RTM新方法由下述實施例來進一步描述，但實施例不限制本發(fā)明所述密封橡膠氣囊陽模的制造方法和RTM新方法。
本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
實施例1大半球形復合材料制件的密封橡膠氣囊陽模制造方法及RTM成型新方法(參見圖2)。
(1)制造密封橡膠氣囊陽模首先根據(jù)復合材料制件形狀要求用金屬材料制造兩個大于1/4球面形的對稱模具塊1和1’以及一塊平面蓋板模具塊6，三個模具塊1、1’和6共同組成陰模。再用橡膠片材制造帶氣嘴4的半球形狀的密封橡膠氣囊陽模3，使之具有可變形性和密封性。
大半球形陽模3的制造方法是先將所述的金屬陰模塊1和1’中鋪放填充材料，實施例的填充材料采用玻璃纖維織物，鋪放厚度不小于復合材料制件2的厚度尺寸；再將一塊橡膠片材鋪放在玻璃纖維織物的表面，在另一塊橡膠片材上安裝好氣嘴4，兩塊橡膠片材搭接20mm，并將氣嘴4從已安裝好密封條8的陰模塊6中穿出。該陰模塊6設有一個與所述氣嘴4相匹配的氣嘴孔，氣嘴孔可密封，可以使模具密封組裝后，氣嘴4置于密封組裝模具之外，以便于向模具中充氣。用螺釘7將所述平面蓋板6和另兩塊球面陰模塊1和1’固定密封組配好，利用氣嘴4向模具內(nèi)充入壓縮空氣，然后放入烘箱中加熱，由于有陰模的支撐，在壓縮空氣的作用下，橡膠片材會貼服于玻璃纖維織物的表面上并成型，當烘箱溫度達到150℃時，保持壓力0.3Mpa10分鐘，使橡膠硫化，兩塊橡膠片材即制成為一個整體，形成與制件形狀結(jié)構(gòu)相同的密封橡膠氣囊；冷卻后，拆開所述的平面蓋板陰模塊6，放氣，即可得到所述的成品密封橡膠氣囊陽模3。
(2)RTM新方法制造復合材料制件將復合材料預制件2放入所述的球面陰模塊1、1’和所得的陽模3之間，安裝密封條8，用螺釘7把所述平面蓋板陰模塊6與另兩塊球面陰模塊1、1’密封固裝好，并使所述陽模3的氣嘴4伸出平面蓋板陰模塊6之外。通過所述的氣嘴4向陽模3內(nèi)充入壓縮空氣，并保持其內(nèi)壓力0.3Mpa，利用平面蓋板陰模塊6上的注入口5向模具內(nèi)注入樹脂，注入壓力控制在0.2Mpa，待所述陰模上的排氣口9流出樹脂后，關閉所述的注入口5和排氣口9。然后將模具放入烘箱中加熱。加熱的溫度和時間根據(jù)不同的樹脂來確定。本發(fā)明實施例采用環(huán)氧樹脂，其固化工藝的溫度/時間為130℃/2小時—→150℃/1小時—→160℃/8小時—→180℃/3小時，然后停止加熱；待固化完成后，冷卻至室溫；拆卸所述的平面蓋板陰模塊6，從氣嘴4處釋放陽模3內(nèi)的空氣，或者抽真空，使陽模3收縮變形，與成型的復合材料預制件2分離，拆開所述的兩塊球面陰模塊1、1’，所得的大半球形復合材料制件即可順利取出。
實施例2帶加強筋的錐體復合材料制件的的密封橡膠氣囊陽模制造方法及RTM成型新方法(參見圖3)。
(1)制造密封橡膠氣囊陽模陽模3的制造方法基本同于實施例1。不同處在于金屬陰模為2塊，一塊為類似梯形截面的陰模塊1；另一塊也為平面蓋板陰模塊6；而所用的橡膠片材為三塊，橡膠片材之間的搭接長度為20mm；所述的烘箱溫度設計為160℃時，保持壓力0.2Mpa20分鐘，使橡膠硫化。另外，填充材料要做好加強筋。
(2)RTM新方法制造復合材料制件將復合材料預制件2放置在金屬陰模塊1之中，再放入所述的陽模3，使之凹陷部分與復合材料預制件2的突出部分相吻合，通過向陽模3中充氣、排氣兩次循環(huán)，使復合材料預制件2與陽模3貼緊后，安裝密封條8，用螺釘7將所述的兩塊陰模塊1和6密封固裝好，并使所述陽模3的氣嘴4伸出所述陰模塊6之外。然后利用氣嘴4向陽模3內(nèi)充入壓縮空氣，并保持其壓力0.6Mpa；利用所述的注入口5向模具內(nèi)注入環(huán)氧樹脂，壓力控制在0.5Mpa，待所述的排氣口9流出樹脂后，關閉注入口5和排氣口9，然后將模具放入烘箱中加熱，固化工藝的溫度、時間與實施例1相同，待固化完成，冷卻至室溫后，拆卸平面蓋板模具塊6，從氣嘴4處釋放陽模3內(nèi)的空氣，或者抽真空，使陽模3收縮變形，與成型的復合材料預制件2分離，帶加強筋的錐體復合材料制件即可順利取出。
權(quán)利要求
1.一種密封橡膠氣囊陽模的制造方法，該制造方法首先依據(jù)復合材料預制件的形狀結(jié)構(gòu)利用金屬材料制造陰模，然后在所述的陰模內(nèi)裝入不小于復合材料件厚度的填充材料，鋪上2塊或2塊以上相互搭接20-30毫米的橡膠片材，其中一塊橡膠片材上安裝有氣嘴，封閉組配陰模，并使所述氣嘴伸出所述封閉組配陰模之外；由所述氣嘴向所述封閉陰模之內(nèi)打入壓縮空氣，使所述橡膠片材貼服于所述填充材料的表面后；再放入烘箱中加熱，使溫度達到150--160℃，保持0.2-0.3Mpa的壓縮空氣壓力10-20分鐘，使所述橡膠片材硫化，橡膠片材搭接處粘合密封；冷卻后，拆開所述封閉組配陰模，即可取出所制成的密封橡膠氣囊陽模。
2.一種樹脂傳遞模塑成型的新方法，該新方法利用金屬材料為陰模，權(quán)利要求1所述密封橡膠氣囊陽模的制造方法制造的帶氣嘴的密封橡膠氣囊為陽模，在陰、陽模之間裝入復合材料預制件后固定密封好模具；通過所述的氣嘴向橡膠氣囊陽模內(nèi)輸入壓縮空氣，控制橡膠氣囊陽模內(nèi)的空氣壓力為0.1-0.7Mpa；然后注入樹脂，樹脂的注入壓力要小于所述橡膠氣囊陽模內(nèi)的壓縮空氣壓力，待樹脂固化后，利用所述的氣嘴釋放密封橡膠氣囊陽模中的空氣，脫模，即制得復合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種密封橡膠氣囊陽模的制造方法及樹脂傳遞模塑成型的新方法，前者方法利用金屬材料制造陰模，然后在陰模內(nèi)裝入不小于復合材料制件厚度的填充材料，鋪上2塊或2塊以上相互搭接20－30毫米的橡膠片材，其中一塊橡膠片材上安裝有氣嘴，封閉組配陰模；由伸出陰模之外的氣嘴打入壓縮空氣，使橡膠片材貼服于填充材料的表面后，放入烘箱中加熱，溫度150－160℃，保持0.2－0.3Mpa的空氣壓力10－20分鐘，使橡膠片材搭接處粘合密封；冷卻后，拆開陰模，即可取出密封橡膠氣囊陽模。后者方法進一步利用前者制得的陽模和金屬陰模，裝入復合材料預制件后，向陽模內(nèi)輸入壓縮空氣，注入樹脂，固化后，放氣脫模，即制得復合材料。
文檔編號B29C70/04GK1883912SQ20061001405
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者吳曉青, 李嘉祿 申請人:天津工業(yè)大學