工藝規(guī)程
利用RP原型為母模手糊成型玻璃鋼模具的工藝,是以液態(tài)的環(huán)氧樹脂與有機或無機材料混合作為基體材料,并以原型為基準手工逐層糊制模具的一種制模方法。手糊成型玻璃鋼模具的具體工藝過程如下:
(1)RP原型的表面處理
紫外光固化制作的原型在其疊層方向上,由于每層切片截面都有一定的厚度,會在成型后的實體表面產生臺階現(xiàn)象,這將直接影響成型后實體的尺寸誤差和表面粗糙度。因此,必須對原型表面進行打磨、拋光等處理,以提高原型表面的光滑程度,只有使原型表面足夠光滑,才能保證制作的玻璃鋼模具型腔的光潔度。
(2)選擇和完善分型面
分型面設計是否合理,對工藝操作難易程度、模具的糊制和制件質量都有很大的影響。一般情況下,根據(jù)原型實體型體特征,在確保原型能順利脫模及模具上、下兩部分安裝精度的前提下,分型面的位置及形狀應盡可能簡單。因此,要正確合理的選擇分型面和澆口的位置,嚴禁出現(xiàn)倒拔模斜度,以免出現(xiàn)無法脫模。沿分型面用光滑木板固定原型,以便進行上下模的分開糊制。在原型和分型面上涂刷脫模劑時,一定要涂均勻、周到,并反復涂刷2~3遍,待前一遍涂刷的脫模劑干燥后,方可進行下一遍涂刷
(3)涂刷膠衣層
待脫模劑完全干燥后,將模具專用膠衣用毛刷分兩次涂刷,涂刷要均勻,待第一層初凝后再涂刷第二層。膠衣顏色為黑色,膠衣層總厚度應控制在0.6mm左右。在這里要注意膠衣不能涂太厚,以防止產生表面裂紋和起皺。
(4)樹脂膠液配制
由于常溫樹脂粘度很大,可先將樹脂在60℃恒溫箱中加熱30min,以降低其粘度,然后以
100份的環(huán)氧樹脂和8~10份(重量比)的丙酮(或環(huán)氧丙烷丁基醚)混合于干凈的容器中,以電
攪拌器或手工攪拌均勻后,再加入20~25份的固化劑(固化劑的加入量應根據(jù)當時的氣溫、現(xiàn)場溫度適當增減),迅速攪拌,進行真空脫泡1~3分鐘,以除去樹脂膠液中的氣泡,即可使用。
(5)玻璃纖維逐層糊制
待膠衣初凝,手感軟而不粘時,將調配好的環(huán)氧樹脂膠液涂刷到經膠凝的模具膠衣上,隨即鋪一層短切氈,壓實,排出氣泡。玻璃纖維以GC—M—M—R—M—R—M…(GC表示膠衣,M表示300g/m2無堿短切氈,R表示0.2mm玻璃纖維方格布)的積累方法進行逐層糊制,直到所需厚度。在糊制過程中,要嚴格控制每層樹脂膠液的用量,既要能充分浸潤纖維,又不能過多。含膠量高,氣泡不易排除,而且造成固化放熱大,收縮率大。整個糊制過程實行多次成型,每次糊制2~3層后,要待固化放熱高峰過了之后(即樹脂膠液較粘稠時,在20℃一般60min左右),方可進行下一層的糊制。糊制時玻璃纖維布必須鋪覆平整,玻璃布之間的接縫應互相錯開,盡量不要在棱角處搭接。要注意用毛刷將布層壓緊,使含膠量均勻,趕出氣泡,有些情況下,需要用尖狀物,將氣泡挑開。
第一片模具固化后切除多余飛邊,清理模具及另一半原型表面上的雜物,即可打脫模劑,制作膠衣層,放置注射孔與排氣孔,進行第二片模具的糊制。待第二片模具固化后,切除多余的飛邊。為保證模具有足夠的強度,避免模具變形。可適當?shù)恼辰Y一些支撐件、緊固件、定位銷等以完善模具結構。
(6)脫模修整
在常溫(20℃左右)下糊制好的模具,一般48小時基本固化定型,即能脫模。脫模時盡可能使用壓縮空氣斷續(xù)吹氣,以使模具和母模逐漸分離。脫模后視模具的使用要求,可在模具上做些鉆孔等機械加工,尤其是在一些樹脂不易流滿的死角處,在無預留氣孔的情況下,一定要鉆些氣孔。然后進行模具后處理,一般用400#~1000#水砂紙依次打磨模具表面,使用拋光機對模具進行表面拋光。所有的工序完成之后模具即可交付使用。
手糊成型工藝中常見的缺陷分析
氣泡:在糊制模具時,常由于樹脂用量過多,膠液中氣泡含量多,樹脂膠液粘度太大,增強材料選擇不當,玻璃絲布鋪層未壓緊密等原因造成模具及型腔表面有大量氣泡產生,這嚴重影響了模具的質量和表面粗糙度。目前常采用控制含膠量,樹脂膠液真空脫泡,添加適量的稀釋劑(如丙酮),選用容易浸透樹脂的玻璃絲布等措施減少氣泡的產生。
流膠:手工糊制模具時,常出現(xiàn)膠液流淌的現(xiàn)象。造成流膠的原因主要表現(xiàn)為:①樹脂粘度太低;②配料不均勻;③固化劑用量較少。常采用加入填充劑提高樹脂的粘度(如二氧化硅),適當調整固化劑的用量等措施,以避免流膠現(xiàn)象的出現(xiàn)。
分層:由于樹脂用量不足及玻璃絲布鋪層未壓緊密,過早加熱或加熱溫度過高等,都會引起模具分層。因此,在糊制時,要控制足夠的膠液,盡量使鋪層壓實。樹脂在凝膠前盡量不要加熱,適當控制加熱溫度。
裂紋:在制作和使用模具時,我們常能看到在模具表面有裂紋現(xiàn)象出現(xiàn),導致這一現(xiàn)象的主要原因是由于膠衣層太厚以及受不均勻脫模力的影響。因此,模具膠衣的厚度應嚴格控制。在脫模時,嚴禁用硬物敲打模具,最好用壓縮空氣脫模。
結束語
從上面的論述中可以看出,基于快速原型的玻璃鋼模具手糊成型技術具有快速性、高精度、工藝簡捷、操作簡便等優(yōu)點,能夠在很短的時間內將設計思想迅速轉變?yōu)楝F(xiàn)實產品,極大地縮短了新產品的開發(fā)周期,既降低了生產成本,又實現(xiàn)了產品的大批量生產,滿足了企業(yè)快速響應市場需求的發(fā)展趨勢。但其也存在著一定的局限性,如快速原型的加工范圍有限,這在很大程度上限定了快速原型技術在玻璃鋼模具制作領域的應用。因此,目前快速原型技術僅限于一定尺寸、精度較高、形狀較復雜的玻璃鋼模具制作。對于那些尺寸較大、精度較低、形狀較簡單的玻璃鋼模具,可采用水泥、石膏、木材等材料制作母模,這樣可有效地降低成本,縮短工期。因此,在成型玻璃鋼模具時,我們要根據(jù)具體的產品要求和生產條件,采用具體的工藝,不斷探索新工藝、新材料,才能達到更為理想的實踐與生產效果。
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