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文档简介
2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂1FRP工艺培训教材——模具2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂2模具的概念和材料
当今生产业中,很少有这样的领域能够为个人提供如此多的机会,使年轻既能培养他们的创造力和独创能力,又能锻炼他们的技能和生产技术。模具加工在生产操作中是很基本的,因此,这个领域的机会是无限的。在制作模具的材料中使用塑料,这已经为有创造力的塑料工程师提高艺术水平和模具工程师增加模具的价值提供了许多新的机会。塑料工业的动态本质带来了它不断的变化和改进。在新材料,新应用及新模具组合技术的不断发展过程中,塑料加工工业一直在稳定发展。它已从“黑色艺术”发展成为一个建立在一个为人们所认可的化学及设计原则的基础上的现代加工工业。在FRP成型中需要成型模具。成型模具的制作方法将会左右FRP成型的难易、制品的商品价值、尺寸精确度的维持、组装工序的难易程度。“设计自由度”是FRP的特征之一,制品的设计自由度完全受制于成型模具设计的好坏。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂32023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂4应该尽可能注意以下FRP成型弱点:模具的拐角半径:模具的拐角部分容易缺料;制品难成型,易形成气泡。形状:模具因有悬伸部分而脱模困难;因上部弯边而无法脱模;因没有脱模锥度而脱模困难。面:平面难办,希望设计成曲面。以设计者的灵感为基础的形状设计,最终要成型还是模具工作者的工作,两者步调一致非常重要,这也影响到成本方面的问题。此外,当制作FRP制品及模具时,还要考虑以下几点:A只要可能,应将零件归到一个模具中。有时难免把局部搞成分割模,设计能成型悬伸部分的模具,但减少零件个数而进行整体成型,仍然是FRP的最大优点。B制成有装饰面(各种皱纹图案)或防滑图案(金字塔型或细条纹等)的制品,在木模的表面上事先加工好这些图案。C嵌金属件或衬板而进行成型时,根据需要在模具上嵌入定位轴套等。D在形状上想办法,以提高成型件的刚度,减轻重量,防止变形等。为此,要避免都是平面而尽量制作成带凹凸面的型状。E通过形状设计实现多种功能(把手、放物处、架座等)。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂5原模制作制作模具时,最应注意之点是FRP的收缩。其收缩因FRP成型件的形状、厚度、补强方法及成型速度等不同而各异,必须充分预料到其收缩量,并事先加以补偿。木模(原模)的制作首先制作木模,而后制作FRP成型模,在以该成型模进行制品的批量生产。制作木模和FRP的模型,成为制品生产的前提。木模制作工序中的所有缺陷,都会直接“拷贝”到成型模具上,用它成型出的制品,全部要重复这种缺陷,应该充分研讨制品精度和生产效率之后再着手木模的制作。木模制作中特别应考虑的问题为确保FRP制品的性能,在形状和尺寸上应该最忠实地进行制作,事先要很好地认识到这一点;应事先在木模上设定基准点,以使尺寸能准确而又容易进行核对;应事先充分探讨脱模方法。在木模工序中就应安排好切割边界的设置方法、脱模斜度、作成分割模时的各种问题等;拐角的园不应过小,玻璃纤维在拐角处应该很容易与FRP成型模贴合,这是获得可靠成型制品的必要条件;应该预估FRP的收缩余量;在分割模的情况下,应恰当考虑其分割位置,事先研究成型模的合拢方法;2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂6不管用那种模具材料都不特别重要,可以从木材、石膏、泡沫塑料、FRP、金属等之中选择,要考虑的问题是成型制品的生产数量(耐久性)、尺寸精确度的保持、生产效率、表面精加工水平、折旧分摊情况等。木模应该坚固,足以承受FRP成型模的制作。FRP在成型模制作时的收缩力出人意料的大。制品越大,成型模越重,木模应能充分耐受;木模的表面精修和光泽状态,与完成品应为同等级。木材的选择木模用的木材应尽量用含树脂少的,因为在其上面要涂饰并进行精修。最常用的是柳安木、花旗松、五须松、柳安胶合板等。选择木模用木材的一般条件是:使用充分干燥的木材(含水率15%以下):干燥不充分时,在木模制作中有时会发生翘棱和裂纹,板材特别需要考虑含水问题。使用树脂少的材料:树脂一多在表面精修时就很难沾涂料,有时涂料还会发生不固化现象。使用有适度硬度和木纹的材料:木纹偏粗,精修涂腻子时就要花更多的功夫。FRP制品容易进行曲面成型,而木模多曲面时却加工困难。发泡体的利用,贴面板的灵活运用等,对漂亮地制作木模很有效,其使用方法大有研究之必要。骨架、边框等处多可使用柳安木、杉木等。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂7木模制作工序以船为例,一般用倒立建造法制作木模。其要领与建造木船相同,工序是:原图→样板→构架→张贴面板。⑴设置基座加入中心线、基线、肋的位置等主要尺寸。⑵竖肋并装嵌条肋的间隔和嵌条的配置,要充分考虑下一道工序的张贴面板而决定。形状复杂的部分,肋要加的密一些;装面板形状不合适的部分,嵌入木材或发泡体,然后切削出合适的形状。肋的间隔一般为300~600mm,船首尾的曲面窄至300mm左右。装嵌条,准确的进行修正。⑶张贴面板张贴面板的方法,取决于船的形状。①全部用木材按人字形张贴;②大部分用合板,合板形状不贴合部分改用木材人字形张贴。
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木型精加工木型涂饰加工木型完成的好坏关系到FRP成型模具的好坏,所以木型的涂饰加工是一项非常重要的工作。在木型上修正表面波纹和变形也比事后修正阴模简单的多。从把作业往前进行的心理出发,往往容易忽视木型的精修而急于转向制作FRP成型模具,但正如谚语“欲速则不达”所说的,还是应该在木型上充分涂饰加工。木型涂饰加工有二种方法:一种是先用玻璃布覆盖木型而后进行涂饰加工,一种是直接对木型涂饰加工。由于木材的干燥程度、气候和精加工时间的长短不同,条件会发生变化,为阻止木材产生裂纹、膨胀及收缩等,还是以对木型进行包覆处理为好。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂9木型精修顺序实例封面涂料封面涂料最好用聚酯封面涂料或聚氨酯封面涂料。封面涂料的操作按厂家说明进行。用聚氨酯封面涂料时,约放置6~12小时才能进入下一道工序。如果过早,在下道工序的涂膜上易形成气泡或者密着性下降;如果过迟,由于密着性下降而造成涂膜剥离。聚氨酯封面涂料有单组分及双组分两种。聚酯封面涂料由于有速干性,适合要求尽快进行工作的情况。涂布后仅1~2小时即可进入下一道工序。但密着性比聚氨酯封面涂料要差些。对含树脂较多的木材,以聚氨酯封面涂料为好。在铺层用聚酯树脂(无蜡、含钴)中适当追加一些促进剂环烷酸钴,并多加些固化剂。这是为了加速固化以便尽快转入下道工序。另外,用丙酮稀释以使很好的浸入木材,稀释的涂料可以喷涂,也可以刷涂。这种混合液涂布后,只要丙酮挥发马上就会固化。
2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂10序号工
序理
由要
领1木模制作防止翘曲、凹凸纹、裂纹使用干燥木材2砂纸打磨正面除去表面的毛刺和异物用80#~100#砂纸3涂封面层*1防潮和抑制木材的树脂改善腻子和涂料的附着性刷涂(木型包覆)参照“木型包覆”项玻璃布层二层4抹腻子修补木型细部,平滑表面用树脂腻子填补木纹接缝、钉孔、成型凹R部分5砂纸打磨*2用衬板①打磨快;②能充分去掉凹凸及波纹在100#~240#左右的砂纸上加衬板进行打磨6表面涂饰*3
完全除去尘土后进行喷涂7砂纸精修
水砂纸240#~1000#用衬板8部分修正在木型上用心精修,比精修FRP模具容易根据需要涂腻子,打磨9精加工*4
用中、细砂纸和抛光器打磨用抛光轮抛光2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂11有时省略砂纸打磨与下道工序的整面涂料研磨同时进行。整面涂料或用聚氨酯类,或者在黑色胶衣中混合腻子制成稍稀的混合物使用之。此外,根据需要可采用简易方法。打磨应进行到能透过底漆看见木型为止,但是绝不能露出木型。精加工的涂料,应考虑该木型的精加工程度加以选择。例如使用聚氨酯类整面涂料,以黑色胶衣为基础混入腻子,进而在其中加入软树脂。此外,还可以用聚氨酯涂料。及在次工序中,以两次研磨进行精加工。用抛光膏的粗、中、细品种进行精加工时,也必须想各种办法。例如,必须按说明书的指示使用汽车用高级抛光膏及抛光1#、3#,或者使用脱模剂厂家推出的最后精加工用的抛光膏及电镀打磨用的黄棒等。其它如背面也涂漆,有防止木型变形的效果(涂料要适当选择)。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂12聚氨酯涂料涂饰一例添缝:用毛刷涂聚氨酯封面涂料(sealer)。基底检查:在出现表面伤痕处应事先做好记号,用聚酯腻子(涂料打底用)修整。暗色底漆:暗色着色的聚氨酯整面涂料喷涂一薄层,木型表面的状态变的容易观察,在次阶段也进行基底检查,必要时填腻子及进行抛光。底涂层:该工序仅在③阶段木型表面粗糙时才进行,多数情况要采用填料,根据需要,用专用的稀释剂稀释暗色底漆专用涂料,用毛刷或喷枪300g/m2左右(喷枪口径.3~1.6mm,压缩空气压力4kg/cm2)。常温下(20℃)指触干燥时间约1小时,固化时间约需15小时。充分固化后用400#砂纸打磨,可以修整成平滑的表面。中涂层:用专用稀释剂适当稀释聚氨酯底涂料(白色)进行中涂。以喷涂量达到100g/m2为目标进行喷涂(喷枪口径1.3~1.6mm,压缩空气压力3.0~3.5kg/cm2)。重要的是喷涂要均匀,不能发生垂流。常温(20℃,60%RH)下的干燥固化时间约需要24小时。固化后用400#砂纸全面打磨,而表面状态良好时,可以施用600#砂纸进行部分轻度打磨。面涂层:喷涂聚酯面层涂料以覆盖中涂的白色表面。喷涂量标准为100~150g/m2。其他喷涂要领与中涂层⑤相同。干燥和固化所需要的时间与中涂层⑤基本相同。在冬季,气温很低时,应加温到20~30℃以促进固化。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂13石膏原型模的制作石膏适合早就开始使用的造型材料。由于材料的进步,现在应用各种材料代替石膏模,但是在此我还是介绍一下石膏原模的工艺。工序概要:1.样板制作:有原图复印制作平面、断面、中央或间隙样板。划基准线;2.制作底板并粘贴平面样板;3.把2.固定在工作台上;4.将样板对准基准线组装起来(样板的划线、基准线朝同一个方向。)5.样板加强(将退火钢丝与垫片以软焊固定,用螺钉和螺母固定)6将金属网盖在退火的钢丝或螺丝上,用焊锡或金属丝固定。7.涂抹石膏(对于大型精密模具使用低膨胀石膏,如果是小型模具使用工艺石膏即可。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂14石膏调配:1.准备所料容器与搅拌棒2.计算石膏和水的用量,用清水,水温在15~22℃;1kg石膏0.42kg水。3.搅拌:先将水倒入容器,再将事先计算好好的石膏均匀的撒到水里,最好用10~20目筛筛撒。砂膏撒完静置1~2分钟,待水把石膏粉浸透,用搅拌棒搅拌,直到成为均匀的膏状。即使看起来像均匀的膏状,如果很容易从搅拌棒上流下的话,也是搅拌不足,进一步搅拌,年度上升,不再从搅拌棒上滴落。用手指划一下膏状物,痕迹不会立刻消失,便是可涂抹的状态。4.打石膏:金属网到样板边缘20mm的间隔。最初涂抹12mm厚的石膏;用锯齿状刮板刮上约6mm厚的石膏,以便下道咬合。5.精涂:在锯齿纹上刷清漆,与前面一样把石膏作成糊状,用直线刮板将石膏刮上,将杜玉德石膏刮掉,中途不能停。6.划线:石膏硬固后可以划上基准线、切割线、切口线、孔的位置等划线。7.修补:用石膏修补缺陷。8.干燥:石膏会长时间不干,可在70℃以下前置干燥。9.表面刷漆:用聚氨酯漆刷5~8次,有光泽止。水磨抛光。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂15层压模具层压模具由玻璃织物和树脂(通常是不饱和聚酯树脂或环氧树脂)制成。在加工过程中,玻璃织物和树脂交替覆盖到模型的表面。液体树脂渗透或充满于玻璃纤维织物之间。做好层压片,固化,最后得到的是准确反映模型表面的模板。如果设计合理,不管模具的大小,与任何形式的塑料模具相比,环氧树脂层压模具是最精确、最能保持尺寸稳定性。因此,层压模具技术在工业领域最多用来制作标准量具、检测装置、开模模板、组合模具和捡查装置。我先来介绍一下模具的材料及其分类塑料模具树脂混合物可以按化学分类,也可以按功能分类。由于产品的性质,仅用其中一种方法来介绍清楚是很困难的。尽管这两种分类有一定程度的重叠部分,但这样涉及的范围会更全面。仅用化学分类,或仅用功能分类是不完善的。塑料模具材料的功能分类混合浇铸技术是最快捷、最简便的制作塑料模具的方法。使用混合浇铸允许把两种成分按照一定的比率简单的混合在一起,然后把它倒进一个腔中。这种方法能够在塑料模具制作中节省最大的劳动力。铸造混合物通常粘度很小(10000厘泊或更少),这样可以很容易的把它倒进去而没有太多的空气。这个过程可以增添别的东西,如可以混合加入金属粉末或粘土。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂16混合浇铸通常是热固性树脂配置成的。这可以使铸造中产生的热达到最小,使可以大量的铸造而仍保持尺寸的准确。混合浇铸通常需要至少在室温下固化16小时,才能成型。凝胶涂层和表面涂层:二者通常特别用于模型的表面一薄层,不超过1/16英寸。当应用在层压或浇铸模具上,凝胶涂层就成了模具的表面。凝胶涂层和表面涂层的特性在于它们液态状态下的高触变性(摇溶现象)和高粘度。触变性指材料能够附着在物体垂直面上而不下陷或脱落。许多种填充物都应用到凝胶涂层以达到特殊目的。比如,金属填充物如硅碳化合物的加入可以加强凝胶涂层的耐磨度。除非本身有耐磨性,一般模具的凝胶涂层都是白色的。这可以使更清楚的看到模具的划痕和瑕疵。凝胶涂层推荐使用到所有的轧制的以后肯定会有划痕模具上。
层压系统
层压化合物通常用来在制作纤维玻璃织物层压模具的过程中使用的纤维玻璃织物。因此,这些材料通常粘度很低(在3000-5000厘泊之间),有一些触变性,能够渗透纤维玻璃布或其他种织物。由于层压是个费时的过程,所以,层压化合物至少需要30分钟的工作时间。用层压化合物可以用较低的材料成本生产大型模具。而且,层压模具比金属模具和铸浇铸模具重量更轻。层压模具需要比浇铸模具更多的人力,但是,在制作大型模具时节省的材料可以弥补这个成本。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂17糊状混合物
根据不同种用途,模具塑料可以配置成半流动性和触变性糊状物。这些糊状混合物通常用来衔接标准模具、修补损坏的模具、装配轴衬。制作和固化的时间差别很大,决定于树脂的类型和使用的方法。例如,一种修补用的糊状混合物可能需要10-12分钟的加工时间,需要30分钟的固化时间。另一方面,一种连接用的糊状混合物可能需要30分钟的加工时间,却需要整夜的固化。塑料模具材料的化学分类聚酯
聚酯树脂化合物用在对尺寸要求不太严格的模具和模型制作中。它的两大优点是成型快和成本比其他的热固性材料低。主要的缺点是它的高收缩率。如果模具误差要求不很严格,聚酯纤维玻璃层压模具可以发挥它成本低廉的优点。然而,如果对尺寸、层与层之间力度要求严格,那么环氧树脂就符合标准了。环氧树脂
在所有的模具用热固性塑料中,环氧树脂被证明是用途很多的。在所有模具材料化学分类中,环氧树脂是有特殊用途的化合物种类最多的。其优点是低收缩率、高耐压强度、高屈曲性、尺寸稳固、和耐天气和普通化学物质侵蚀。由于环氧树脂胶着能力很强,所以,用它制成的模具可以很容易的用相同的材料修补。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂18硅树脂
硅树脂主要用在用液体形态铸造柔韧的模具。硅树脂可以在室温下浇铸和固化。硅树脂经常用在铸造系统中。但是,在纤维玻璃织物上使用一定的导体,用硅树脂化合物加工成薄片也是可能的。用硅树脂人造橡胶制作的柔韧的模具可以用在温度达到600°F的环境中。硅树脂化合物的成本比其它用来柔韧模具的材料要高,但是,硅树脂与其它塑料材料脱离时不用脱膜剂,可以抵消一部分成本。相对于其它制作模具的柔韧材料都用脱膜剂,这是一个很明显的优点.对于需要在铸造后完工或上漆的部件,生产商用硅树脂模具可以更经济,不用在完工前费资清除脱膜剂。聚亚安酯
聚亚安酯在模具材料中有两个用途—弹性体和泡沫塑料化合物,都可以通过商业渠道获得。在近几年聚亚安酯才用作模具材料。随着树脂技术的发展,这些材料越来越好控制,它们的优势也更加明显。除了低收缩率,它们还有很好的韧度和耐久性。聚亚安酯弹性聚合物广泛用于制造金属塑型中垫子,远远优于其它弹性聚合物材料。聚亚安酯泡沫塑料广泛用于加固一些薄的塑料模具。最近还引入一种有独特作用的能自动形成表面的聚亚安酯泡沫。聚亚安酯弹性混合物和聚亚安酯泡沫塑料作为两种液体成分,能够在室温下浇铸和固化,都可以在市场上买到。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂19脱膜剂
由于大多数用于塑料模具制造的热固性材料都有很好的黏着性,所以,在使用前都要先在模型上用上脱膜剂或类似的东西。怎么强调在制作塑料模具时使用脱膜剂的重要性都不为过。错误的选择或使用脱膜剂不当都会导致模具粘在模型上。因此,需要大量人力来完成这个工作。用错脱膜剂或涂抹脱膜剂不当,都可能导致模型和模具的损失。模型表面的准备工作
时刻想着塑料模具材料会再现模型表面的每个细节,比如木质纹理,甚至指纹。很重要的一点是要认识到一定要把模型的表面恢复成最初的样子。如果模型的表面有了破损,塑料模具材料不仅会再现那些需要体现的划出的线,还会再现这些破损。因此,要十分注意在涂脱膜剂前保证模型的完美。只用在表面花几分钟,就可能避免以后用大量的时间来重新制作模具以达到理想的效果。另一点需要考虑的是,多次重做模具会降低它的精确性。准备工作不仔细,却用大量的时间重新加工模型的表面,这是没有意义的。做任何模具,主要目的应该是,当把模型拿出来时,得到的是一个符合要求的模具。选择合适的脱膜剂脱膜剂的选择很大程度上决定于模型的表面状况。塑料模具的制作要用到很多同类型的介质如石膏、木材、金属、其它塑料、或这些材料的混合物。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂20石膏模具脱模石膏模型主要有两个问题
(1)它含有水分,(2)多孔。水分是最难解决的问题,因为它会影响塑料模具的固化。比如,聚安酯弹性混合物对水分很敏感,在制作过程中一点水分都会导致模具的表面的不平整。所有的石膏模型都含有水分。当石膏和水混合时,加入比能引起化学反映的量更多的水,使石膏能够达到能够倾倒的泥浆的状态。等化学反应完成后,石膏固化成型,石膏模型中就包含了一定量的水分。热固性材料依靠两种成分化学反应产生的热量来完成该化合物的固化。在塑料模具,尤其是大型的模具固化过程中会产生大量的热。如果模型的表面达到足够高的温度,模型里的自由水分就会变成水蒸气。水蒸气会透过脱膜剂并在模型和模具之间停留下来。这种情况会导致塑料模具表面的大量的瑕疵,通常是一些针孔和缺口样的。为此,那些需要在加热炉中来固化的塑料模具的制作,不能用石膏模型。按前面所说的,很明显,准备石膏模型的最先要考虑的是石膏是否完全干燥。下面一个基本的原则可以判断石膏是否足够干燥:石膏模型或其它塑型中介,在用于塑料模具制作时,应该允许在室温下至少干燥10天。如果时间安排不允许,模型应该在空气环流炉中温度125°F的环境下,每一英寸厚度干燥约12个小时。比如,一个石膏转换中介厚2英寸,应该在空气环流炉中温度125°F的环境下24小时才能达到完全干燥。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂21等模型表面完全干燥后,在表面涂上两层漆。第一层漆应该刷或喷上并干燥大约20分钟,然后涂上第二层漆并晾干直到气味散尽。等第二层漆完全干燥,再涂上两层糊状石蜡。石蜡在层与层之间应该抛光。这会使模型的表面光亮。表面准备工作的下一步是涂或喷上一层形成薄膜的塑料。这时最好用聚氯乙烯而不用聚乙烯醇,因为它是不溶于水的,如果石膏模型没有完全干燥,可能会引起一些问题。如果塑料膜是喷上去的,在室温下完全干燥大约用45分钟。如果脱膜剂是刷上去的,则至少需要2个小时来干燥。等塑料膜干燥后,再加上另外一层糊状石蜡。擦去多余的石蜡,不用抛光,因为那样可能会导致塑料膜底衬的脱落或褶皱。一旦发生那样的情况,必须剥下整个聚氯乙烯层,并重新涂或喷上,再加上石蜡。
木质模型脱模
木质模型也是多孔和含有水分的。因此,表面准备工作非常近似于石膏模型的。如果是一个拔模斜度很小的木质模型,要十分注意清除表面所有的小突起颗粒,否则,垂直面上遗留的突起会使模型很难从模具中脱离出来。对于脱离时有问题的模型,需要再加上一层以油漆为底的密封材料。先磨光模型表面,需要的话,再涂以密封材料。然后,覆盖上两层油漆或虫胶,并必须要检查薄厚程度,因为不同种木质有不同程度的多孔结构。第一层必须足够薄以使材料能够渗透到模型里。第二层要干燥直到气味消失。然后,覆盖两层高质量的糊状石蜡。第一层要在第二层之前先抛光。第二层石蜡要轻轻的涂上并抛光。如果再加一层以保证顺利脱离,推荐再加一层脱膜剂膜,比如可以喷上或涂上一层聚氯乙烯。等这层脱膜剂膜干燥后,再加一层石蜡。然后整个模型就可以使用了。
2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂22金属模型脱模
与石膏和木质模型相比,金属模型可以相对容易的从塑料模具中脱离出来。金属表面不需要在上脱膜剂前先密封。可以在模型上加层树脂膜,推荐使用硅滑脂。把这种材料上到干净的金属表面,再在烤炉中250°F下烘烤到材料进入金属内部。通常这个至少要连续重复3次,才能用模型来加工塑料模具。这种方法处理的模型可以连续用几次而不用再次上脱膜剂。在500°F温度下使用的模型也可以用这种方法处理。其它塑料模型脱模
通常可以很容易的从其它塑料模型上脱离塑料模具。像金属模型一样,塑料模型不需要在上脱膜剂前先密封。多种脱膜剂,从糊状石蜡到透明的薄膜,都可以按照生产商的要求起到很好的作用。要选择最合适的脱膜剂,主要考虑的问题是加工模具时的温度。有些失败的经验说明,一些在固化温度在150°F时很好的脱膜剂在400°F时变的很粘。在选择高温环境下用的脱膜剂时要十分注意这一点。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂23层压模具的一般方法:(下面我们以环氧模具为例)室温下环氧树脂层压模具的制作:手工糊制法手工覆盖法是在室温下最常用的制作环氧树脂层压模具的方法。这种方法指把树脂和玻璃纤维织物交替覆盖到模型上直到达到要求的厚度。通常树脂配方设计师会建议不要让层压片的厚度超过8mm,因为在固化过程中塑料产生的热量会使模具过分缩小或扭曲变形。按一般原则,一个由16层0.33mm厚的玻璃织物构成的模板固化后的厚度为6—7.6mm之间。用手工覆盖法制作的模板的厚度很大程度上取决于(1)使用的树脂,(2)车间工人的技术水平,(3)使用的方法。虽然有不确定的因素,但如果能够严格遵守几个原则,并仔细测量和混合原料,可以制作出高质量的层压模具。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂24手工糊制的基本步骤:
1、检查模型的表面是否精确、是否有瑕疵。时刻记得你要制作的模具是对模型表面的精确反映。表面上的每个缺陷都会被反映出来。为了避免固化后的手工修整工作,一定要保证模型表面没有任何瑕疵。
2、用适当的密封材料和脱膜剂对模型表面进行处理。
3、表层膜树脂和硬化剂要仔细称量并完全混合。用搅拌机混合2-3分钟或用手混合4-5分钟就足够了。表层膜可以刷上、用橡胶滚轴压上或喷涂上。表层膜要等固化到不粘手——手指可以在表面留下手印而不被粘住。然后,可以开始下一步了。
注释:下一步要在3个小时内完成。如果因为某种原因(比如换班),表层膜固化的程度超过上面提到的标准,表面应该在下一步开始前打磨一下。这会保证表层膜和层压片能更好的粘在一起。如果不注意这点,表层膜会从层压片上破碎或分离。
4、尖的角或突起应该用磨碎的玻璃纤维和树脂的混合物来填充。这会简化后面制作层压片步骤。这种混合物通常被称为“玻璃糊”或“油灰混合物”,做法如下:(a)事先定好量的层压树脂和硬化剂按恰当的比率混合,(b)事先称好玻璃纤维粉末重量,大约占树脂和硬化剂总重量的20%-30%,慢慢把玻璃纤维粉末加入到经过催化的树脂中去,要不断搅拌,使粉末完全被树脂浸湿。把得到的玻璃糊用小油灰刀或小铲抹到突起或尖角上。最好把玻璃糊抹的尽可能的厚,因为下一步的涂抹树脂层压片可能会使过薄的玻璃糊塌陷或变形。玻璃糊要固化30-35分钟,在这个时间内可以把要用到的玻璃织物切割成要求的尺寸和形状。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂25
5、把小块的玻璃织物覆盖到涂好玻璃糊的地方。这一步的完成需要按比率混合少量的树脂和硬化剂,然后把它涂到先前填充玻璃糊的地方。然后把小块的玻璃纤维织物覆盖上,并用刷子的毛小心的按压。这一步可以给玻璃糊以支撑,防止它在以后的步骤中变形。然后马上进入下一步。
6、混合树脂和硬化剂时,不要混合超过30分钟所用的量。用刷子或羊毛滚给模型涂上一层层压树脂。把已经切好的玻璃纤维织物覆盖在湿的树脂上。使用小块的织物可以防止在最初几层出现分层。这个技术在制作一些复杂模具时特别有用。定好位后,用橡胶滚轴或刷子按压,确保玻璃织物紧贴模型而且没有空隙。在用橡胶滚轴压树脂和织物时,从中部开始,把空气挤出。如果出现过量的树脂,另外加一层玻璃织物,不用再添加树脂。尽量少用树脂。
7、再涂上树脂,重复第6步中的工序。注意要先涂上树脂,然后把玻璃纤维织物全面的覆盖到树脂上。这可以保证织物完全被树脂浸湿,造出一个更好的模具。
8、重复第7步中的步骤,直到达到符合要求的厚度。通常16层玻璃纤维织物就可以达到足够的厚度(6—8mm)。如果要求模具的厚度大于8mm,推荐分两步完成。第一步先作好16层,并在室温下固化并冷却。如果表面光滑,要在下一步开始前打磨一下。如果不操作这一步,固化过程中产生的过多的热量会使层压模具收缩或变形。
9、等模具加工到要求的厚度,先在室温下固化至少16小时,安装加固结构,然后在脱模前在室温下固化至少24小时。一定要在脱模前上加固结构。整个过程需要大约40-48小时的固化时间来保证脱模后模具有足够的力度。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂26加固层压模具层压模具通常通过在表面加一层塑料结构来增强其性能。一般使用一些和制作模具表面的树脂相同或近似的树脂材料。使用相似的材料可以防止出现一些诸如温度、水分、时间、重量、稳固性的问题。这层增强层对模具的稳固性有非常大的影响,因此选择合适的材料和制作方法很重要。从根本上说,有4种模具加固方法:(1)固体板条格形加固结构(2)塑料管形材料加固结构(3)纤维玻璃面的蜂窝夹层板加固结构(4)环氧基层压树脂的轻质团粒加固结构。4个方法都能满足重量轻、高稳定性、增强力度的要求。可以有一些变化,比如可以用聚氨酯泡沫和固体板条格形结合的加固结构,但是这里主要讨论这4种基本的加固方法。设计一个模具或加固结构不可能永不做改变。树脂的物理特征、模具的大小、形状、用途等这些变量都会影响设计。模具制作者有必要逐个考虑每个模具,选择合适的加固结构制作方法。固体板条格形加固结构以板条格形结构,用固体薄片来加固模具可能是最普遍的。通常,加固板条大约每隔450mm放置一个。间距很大程度上取决于模具的大小、用途及形状。比如,如果一个模具的形状使它表面有足够大的力度,那么增强板条的间距可以是600-760mm。450mm是一个适合大多数模具的间距。下是典型的在模具背面安装加固板条的过程步骤。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂271.通过测量模具,决定加固结构的位置、数目、放置方法。2.两边60mm宽的的地方是底板的位置,轻轻的打磨光滑面方便安装加固板。3.用厚牛皮纸或纸板根据将要装加固结构的模具的部位作出加固结构的模型。纸模型要先确定下来,以后要装到合适的位置上。4.根据纸模型用6.5mm厚的固体薄片制作出加固结构的形状。这些薄片事先在平板模具上作好并固化48小时。薄片要用同模具的表面的材料相同的材料。5.把层压薄片切割成适当的形状,与模具的表面符合,使模具和薄片之间的空间不能超过3mm。
6.把玻璃糊按照安装加固板条的线涂上,把加固板条放到玻璃糊上并压紧,在室温下固化。有时会用一些速凝胶来完成这一步,但可能会在固化过程后在模具表面留下速凝胶收缩的痕迹。如果时间允许,最好使用玻璃糊,并等完全固化后再进行下一步。7.糊上2或3层纤维玻璃片,增强加固板条和模具的连接。在室温下,模具和加固结构要在模型上固化16-24小时,然后脱模。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂28树脂管形材料加固结构
许多情况下更合适用环氧树脂管形材料来加固模具。环氧树脂管形材料具有稳定、重量轻的特点。表1给出了最常用的型号的一些特性。
2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂29
环氧树脂管形结构比板形结构更方便之处在于它可以在更短的时间内很容易的完成,不需要熟练的技术。当安装板形加固结构时,需要花费大量的时间来制作模型,在根据模型作出板形加固结构的形状。如果板条和模具表面不符,还需要大量的手工工作。环氧树脂管形结构可以被旋出,很容易的配合任何形状。旋出的管子用速凝性的环氧树脂粘合剂粘到模具背面。等粘合剂固化后,用玻璃糊做出嵌条。最后一步是粘上2或3层纤维玻璃条和层压树脂。如图3-6。这可以保证使管子和模具合成一体,保持模具的稳定。环氧树脂管形结构的另一个优点是重量轻。对于带有许多附着物的模具来说,使用管形加固结构要比板条加固结构轻很多。通常在这种情况下,用管形加固结构可以节省很多原料2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂30纤维玻璃面的蜂窝夹层板加固结构
常会用纤维玻璃面的蜂窝夹层板来加固层压模具。这种夹板实用经济。一般是由9.5mm的小格组成的,带有蜂窝夹芯,两面各有一层玻璃纤维织物。厚度为1/2、1或2英寸。纤维玻璃面的蜂窝夹层板加固结构的主要优点是它的高力度/重量比率。大型的层压模具,重量问题十分关键,用这种加固结构就十分有利。纤维玻璃面的蜂窝夹层板加固结构可以用带锯很容易的作出,用加工固体板条格形加固结构的方法把它粘到模具上。通常不用特殊工具。不用打磨或其他方法处理模具表面也能达到很好的粘结效果。纤维玻璃面的蜂窝夹层板加固结构广阔的应用于处理那些由数控机器制造的标准模具。用于那些低密度的模具,它们能够使这些模具具有高稳定性,同时增强其力度,并能减轻重量。轻质团粒加固经常用一种包有树脂的轻质团粒来加固环氧树脂层压的模板、大型模型。使用在对重量要求不大,但对模具坚固性要求很高的情况下。这种模具的立体加固结构通常重大约52磅。用轻质团粒加固的模具的表面层压膜的厚度可以减小,但仍然足够坚硬。通过正确的方法,轻质团粒可以用来填补任何型号或厚度的模具而不用担心它可能会在过高的温度下塌陷。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂31制作步骤如下:
1.最后一层模层制作成后,立即按正确的比率混合一组树脂和硬化剂。使用容器的容积是树脂和硬化剂体积的8-10倍。
2.把轻质团粒慢慢加入到该树脂混合物中,不停的搅拌,使树脂混合物把每粒轻轻的包起来。加入轻质团粒的重量应大约是树脂混合物的5倍。这种比例的混合物可以使轻质团粒芯有大约4000磅/平方英寸的压缩力。
3.当每粒轻质团粒的表面都包上树脂后,把该混合物倒入层压模具的空隙,并压紧。使轻质团粒伸展开并压紧,以保证没有大的空隙存在。
4.重复这个过程,直到模具的空隙填到要求的深度。这个过程大约要25-35分钟,具体时间取决于所使用的树脂的类型。制作轻质团粒的量不要过多,以能够在树脂固化前用完为准。
5.脱模前在室温下把模具固化24小时。还有许多其它中轻质团粒可以作为加固层压模具的材料,其中包括胡桃核、沙、沙砾、聚苯乙烯粒,和一种叫做“艾尔莱特”(Air-light)的轻质团粒。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂32模具的修改和修理
塑料模具的一大优势就是可以很容易的修理或修改。尽管可以按照计划来安排制作和使用模具,但是,经常会出现一些意想不到的失误。这时,及时的修理模具成了最重要的目的。最常用的塑料模具修补材料是专门混合的修补糊。有两种糊状修补混合物:室温固化糊状混合物(能够在高达150°F的温度下工作)和高温糊状混合物(能够在高达380°F的温度下工作)。通常,环氧树脂糊状修补混合物的粘附力能够达到较好的修补效果。为了能够使修补混合物和模具表面达到最好的粘合,要确保所有的面干净,没有油污、润滑油、或残留的脱膜剂。塑料表面要用丙酮打磨清洗。如果可能的话,金属表面要先祛除润滑油;如果不能去掉,金属表面要用浸湿丙酮的干净的布打磨擦拭。充分的表面准备工作是任何环氧树脂修补工作的重要的第一步。用环氧树脂糊状修补混合物修补模具表面的瑕疵
(a)碾磨模具表面使瑕疵显露(b)用干净的布浸湿丙酮擦拭修补区(c)把树脂和硬化剂按一定比率分配(d)充分搅拌混合物(e)把空腔用混合物填充。填充高度要超过模具表面1/32英寸(f)等修补区固化后,可以打磨使符合模具表面轮廓。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂33修补用于室温环境下的塑料模具确定出错原因在修补塑料模具之前,分析模具的错误并明确原因非常重要。确定模具失败或出现瑕疵的原因在很多情况下能够避免在修补后模具出现类似的错误。比如,一个铸造芯盒,顶部表面出现过度的磨损,送回模具制作者处修补磨损。模具制作者确定磨损是由于芯制作者把过多的沙子敲下来时造成的。因此,他没有简单的把环氧树脂糊状修补混合物粘到磨损处,而是把一块金属芯夹在磨损面下,并浇铸上环氧树脂。这个方法保证同样的芯盒不用在返工修补了。通过表2可以很明显的看出模具失败的原因可以分为3个基本的类型:模具设计失误,制作方式不当,和错误使用和操作。不管模具制作计划多么紧急,模具设计者或制作者都应该坚持分析使模具失败的原因并对修补做一个计划,防止错误再次发生。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂342023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂35表面瑕疵涉及到两种基本的表面瑕疵:表面疤痕和由操作造成的瑕疵,比如在取出生产的部件时破坏了模具(通常是由于脱膜剂不足或在模具表面打孔或划痕时造成的)。通常表面疤痕是由表面下方的滞留空气造成的。如果模具上使用了凝胶层,问题的根源通常可以归结于树脂和硬化剂的混合不当或没有在第一层凝胶涂上后把它压紧。有两种可供选择的解决方法:填充或打磨气泡,或者重新为模具做一个面。模具表面瑕疵的情况是决定制作方法的主要因素。模具表面下的气泡可以用圆锤或轻轻敲击确定。发现气泡,用铅笔标出其位置。用这种方法检查整个表面。确定了气泡的位置后,接着进行下面的步骤:
1、用电动钻机钻透模具表面,使气泡暴露出来。钻的深度达到气泡就足够了。大的、浅的气泡要比深的容易填充。
2、把钻出的残渣从气泡和周围区域清除。整个修补区域要用干净的布浸湿丙酮擦拭。
3、按一定比率混合适量的室温用糊状修补混合物。混合的量要以能在这种混合物的加工时间内用完为准。
4、用糊状修补混合物填充模腔,注意不要在填充物和空腔之间留下空气。填充高度要超过模具表面0.8mm。
5、等糊状修补混合物固化后,可以用600号的砂纸打磨,直到和模具表面完全符合。2023/2/1青岛欧特美交通设备用限公司玻璃钢厂36塑料表面的重新整修
如果模具表面瑕疵数量多而且范围广,最好重新整修表面。重新整修一个环氧树脂纤维玻璃层压模具的表面要遵循以下步骤:
1、打磨整个模具表面,把有瑕疵的凝胶层打磨掉。
2、检查模具表面的瑕疵,必要的时候修补好,然后涂上脱膜剂。
3、用适当的方法把一层环氧树脂凝胶层覆盖到模具表面。
4、当凝胶层不粘后,覆盖2到3层纤维玻璃织物和环氧树脂。
5、如果是个层压模具,在表面上钻大量的直径为1/4英寸的孔。
6、覆盖大量的层压树脂,把原来的模具按压到新的表面上。在这个过程中,最重要的技术是先把新的表面的一端和模具接触,再向另一端慢慢的压上,这样可以尽量减少滞留空气,并能把过多的树脂挤压出来。
7、在脱模前,要让模具固化至少24小时。如果要给一个浇铸环氧树脂模具重塑表面,工序非常相
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