圖1. 模具都在制作部件的區(qū)域外有較大半徑的法蘭凸緣，從而可提高層壓板剛度并保護(hù)其免受邊緣沖擊

 

    復(fù)合材料與金屬模具的缺點(diǎn)是隨著時(shí)間的推移，往往會出現(xiàn)漏氣。在制作低溫固化、高溫使用的層壓模具時(shí)，情況更是如此。有時(shí)它們在進(jìn)行首件測試時(shí)會立即出現(xiàn)漏氣，導(dǎo)致制造商拼命封漏氣點(diǎn)，（暫時(shí)）解決這個(gè)問題。不管怎么說，在模具制造后修復(fù)漏氣是不可取的，隨著時(shí)間的推移，報(bào)廢零件和重復(fù)維修會導(dǎo)致總制作成本飆升。

    怎樣才能在前期確保成型的復(fù)合材料模具在使用中不發(fā)生漏氣？要回答這個(gè)問題，我們首先需要了解哪些因素會導(dǎo)致模具漏氣。以下是一些需要考慮的要點(diǎn)。

 

 

    在模具外圍添加大半徑法蘭可以最大限度地減少制造、脫模和使用過程中發(fā)生邊緣沖擊損壞的可能性。這種方法的好處是增加了模具層壓板本身的剛度，允許最小的支撐結(jié)構(gòu)（圖1）。在模型或圖案設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了法蘭和其他成型特征。
 

    為了獲得最佳效果，預(yù)浸材料和其工藝是可取的。要在合理控制樹脂含量的情況下制造濕法鋪層（或灌注）模具并能夠提供間歇性壓實(shí)步驟（減厚）以避免在鋪層過程中出現(xiàn)橋接，這是非常困難的。可以這樣做，但生產(chǎn)中出現(xiàn)漏氣的風(fēng)險(xiǎn)較高。

    雖然經(jīng)常要求要節(jié)省時(shí)間，但在層壓結(jié)構(gòu)中使用松散織物隨著時(shí)間的推移可能是有害的，因?yàn)樗鼈兺ǔＰ枰~外的樹脂來填充紗線和相鄰層之間的交接處。它們也更容易在角落或重疊處發(fā)生橋接，因?yàn)闃渲瑫噲D填補(bǔ)開放空間所產(chǎn)生的低壓區(qū)域。過量的樹脂是有問題的，最終會出現(xiàn)微裂紋，在模具層壓板內(nèi)形成漏氣通道。建議使用碳纖維面克重≤500克/平方米或玻璃纖維面克重＜700克/平方米的斜紋和/或緞面（HS）織物以減少該問題發(fā)生。注意：HS織物需要更仔細(xì)地檢查經(jīng)面方向以獲得真正的對稱性。

    為達(dá)到最佳效果，建議進(jìn)行多次層壓減厚操作。第一層應(yīng)始終被壓實(shí)，以便在鋪設(shè)后續(xù)層之前緊貼模具。每次層壓減厚的層數(shù)取決于模具配置。模具越復(fù)雜，就需要更多的層壓減厚操作。如果時(shí)間（和材料）允許，建議在固化前進(jìn)行最后一次隔夜層壓，以吸去水分和揮發(fā)物，并在固化前確保層間壓實(shí)。

 

    高反應(yīng)性低溫固化樹脂通過在固化過程中最大限度地減少熱膨脹系數(shù)，使模型和模具層壓板之間有良好的尺寸控制。許多預(yù)浸材料模具系統(tǒng)最初在65℃左右固化數(shù)小時(shí)。根據(jù)溫度策測量系統(tǒng)和模型傳熱導(dǎo)數(shù)，這可能沒有足夠的時(shí)間或溫度來推動樹脂的固化交聯(lián)。它看起來可能已固化，但并未完全交聯(lián)。此階段的玻璃化樹脂在受到?jīng)_擊或彎曲時(shí)極易斷裂。延長初始工藝溫度下的固化時(shí)間，或?qū)囟龋ǔ跏脊袒螅┨岣叩?0℃，持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，可以幫助在脫模前提高交聯(lián)度。之后，建議在高于預(yù)期使用溫度的情況下進(jìn)行完全后固化，然后再繼續(xù)操作。

 

    如果基體樹脂受損，最有可能發(fā)生在脫模過程中，即用楔子將模具從模型中移除時(shí)。這在外露邊緣的工具設(shè)計(jì)中尤其如此，在這種設(shè)計(jì)中，層壓板與楔子表面在一個(gè)平面上。在脫模過程中，層壓板的局部沖擊和彎曲所產(chǎn)生的力量導(dǎo)致每個(gè)楔子位置出現(xiàn)嚴(yán)重的扇形微裂紋。熱循環(huán)（膨脹和收縮）加劇了這種狀況，因?yàn)槲⒘芽p網(wǎng)絡(luò)在層壓板內(nèi)富含樹脂的區(qū)域繼續(xù)增長，最終導(dǎo)致真空/壓力完整性的喪失。因此，在楔形線處有一個(gè)半徑較大的法蘭，可以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的硬度，并盡量減少斷裂的機(jī)會。

 

    強(qiáng)烈建議不要使用往復(fù)鋸（曲線鋸或鋸刀）或高速磨料切割輪來修剪模具層壓板的尖銳邊緣。往復(fù)鋸會使邊緣產(chǎn)生微裂紋，切割輪會使基體樹脂過熱，更容易斷裂。建議將邊緣鋪設(shè)得盡可能接近最終形狀，然后平行于邊緣進(jìn)行手工或砂帶打磨，而不是修整。之后，用橡膠邊緣保護(hù)器覆蓋邊緣，以保障邊緣不受損壞，員工不受傷害（圖2）。

    在減少或消除復(fù)合材料模具的漏氣方面還有很多好主意。例如，在20世紀(jì)80年代，有在模具層壓板設(shè)計(jì)中使用氟橡膠夾層以減少預(yù)浸料高壓固化模具的漏氣。氟橡膠層在消除漏氣方面效果很好，但在層壓設(shè)計(jì)中需要額外考慮，以減少熱膨脹效應(yīng)。重點(diǎn)是，只要有一點(diǎn)知識和一些遠(yuǎn)見，模具設(shè)計(jì)者和制造者可以提前采取額外措施，以生產(chǎn)高質(zhì)量、無泄漏的復(fù)合材料模具。在制造復(fù)合材料模具時(shí)，請記住 "預(yù)加工而不是返工 "這句格言。