基于vari工艺的带曲率复合材料构件阳模成型模具密封方法
阅读说明：本技术 基于vari工艺的带曲率复合材料构件阳模成型模具密封方法 (VARI (vacuum alternating current) -process-based sealing method for male die forming die of composite material component with curvature ) 是由 秦慧 文钦 黄天奇 庞晓彬 黄坤 王静南 成天健 汪程凤 于 2021-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于VARI工艺的带曲率复合材料构件阳模成型模具密封方法,涉及复合材料真空导入成型技术领域,该成型的金属骨架模具的制作要求密封性好,脱模方便,复合材料构件在带曲率的金属骨架上成型,采用阳模成型方案,密封方法包括S1、金属骨架的表面处理；S2、靠近模具面,安装支撑件和模具衬板；S3、涂刷密封胶泥；S4、模具面填充；S5、固化；S6、打磨修整；S7、检验密封性。本发明采用本发明的密封方法对带曲率的金属骨架进行密封,成本较低、脱模方便、密封性好,解决了采用VARI成型工艺制备大型带曲率具有金属骨架支撑的复合材料构件过程中的漏气问题。(The invention relates to a sealing method of a composite material member male die forming die with curvature based on VARI process, which relates to the technical field of vacuum introduction forming of composite materials, wherein the manufactured metal framework die requires good sealing performance and is convenient to demold, the composite material member is formed on the metal framework with curvature by adopting a male die forming scheme, and the sealing method comprises S1 and surface treatment of the metal framework; s2, mounting a support member and a mould lining plate close to the mould surface; s3, brushing sealing daub; s4, filling a die surface; s5, curing; s6, polishing and finishing; and S7, checking the sealing performance. The sealing method disclosed by the invention is used for sealing the metal framework with the curvature, has the advantages of lower cost, convenience in demoulding and good sealing property, and solves the problem of air leakage in the process of preparing the large composite material component with the curvature and the metal framework support by adopting the VARI forming process.)
技术领域
本发明涉及复合材料真空导入成型
技术领域
，具体涉及一种带曲率复合材 料构件成型前阳模模具的密封方法。背景技术
复合材料具有卓越的比强度和比刚度以及抗疲劳性能，近年来，复合材料 在我国海军舰船结构中的应用日趋广泛，潜艇用复合材料主要有上层建筑、导 流罩、围壳、舵、翼、可拆板等，这些复合材料构件尺寸较大，外型复杂。在 制造过程中一般采用金属骨架作为支撑结构，在金属骨架外表面制备复合材料 壳体。为保证结构的强度，复合材料壳体的成型工艺已经由过去的手糊成型工 艺改进为液体真空导入工艺(VARI)。VARI成型时需在金属骨架上制作阳模 模具，一体化成型，这就需要保证模具的密封效果，现有密封方案有两种，一 种是采用特用的环氧腻子填充，缺点是气温较低时，环氧腻子固化较慢，制作 时间长且脱模非常困难；一种是用石膏填充，缺点是模具难以达到密封效果， 容易漏气。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有阳模模具密封技术存在的脱 模困难和容易漏气的不足，提供一种基于VARI工艺的带曲率复合材料构件阳 模成型模具密封方法，采用该密封方法对带曲率的金属骨架进行密封，成本较 低、脱模方便、密封性好，解决了采用VARI成型工艺制备大型带曲率具有金 属骨架支撑的复合材料构件过程中的漏气问题。
本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
一种基于VARI工艺的带曲率复合材料构件阳模成型模具密封方法，包括 以下步骤：
S1、金属骨架的表面处理：所述金属骨架包括带曲率的金属骨架面板以 及位于金属骨架面板底部的金属骨架支撑；将金属骨架表面的铁锈、焊渣、油 污打磨，清理干净；
S2、靠近模具面，安装支撑件和模具衬板：在模具面下方依附金属骨架 支撑固定安装若干支撑件，并在若干支撑件上部固定安装若干模具衬板，所述 若干模具衬板设置于金属骨架面板下方的格栅内，且模具衬板上表面低于金属 骨架面板的下表面，所述模具衬板的线型与对应位置处的金属骨架面板的线型 一致；
S3、涂刷密封胶泥：在金属骨架面板与若干模具衬板形成的整体模具的 下表面涂刷一层硅胶模具密封胶泥，要求各个部位涂刷到位，尤其是角落部位， 增厚且不留气泡；
S4、模具面填充：在模具衬板的上表面挂涂腻子或者石膏至略高于金属 骨架面板外表面；
S5、固化：保持环境干燥，并放置足够长的时间直至腻子或者石膏固化；
S6、打磨修整：对模具面表面进行打磨修整至模具图纸要求；待型值检 测满足要求后，清除表面浮灰，待表面清洁、干燥后在表面刷涂模具面漆；至 此，经打磨修整后的模具面与金属骨架的外表面形成了光顺的流线型面，共同 构成了复合材料构件的阳模成型模具；
S7、检验密封性：对需要成型区域采用真空袋膜包覆、密封橡胶密封、 导流网、安装真空度表、再抽真空的方法检验模具是否漏气。
上述方案中，步骤S1中的焊渣和铁锈采用打磨机清理，油污采用丙酮或 无水酒精清理，清理完成后刷涂一层本体树脂保护金属表面防止生锈。
上述方案中，步骤S2中，针对带有镂空设计的金属骨架支撑，先在镂空 中填满木块作为填充件，并进行固定，然后在木块两侧分别用气钉固定木条作 为支撑件，最后在木条支撑件上方用气钉固定硬纸板作为模具衬板；针对不带 镂空设计的金属骨架支撑，采用略大于格栅尺寸的木板条，将木板条敲进格栅 中，与格栅四周贴合，然后在木板条上用气钉固定木条作为支撑件，最后在木 条支撑件上方用气钉固定硬纸板作为模具衬板。
上述方案中，步骤S3中的硅胶模具密封胶泥厚度控制在4～6mm，采用多 次薄涂方式刷涂。
上述方案中，若采用腻子填充，先在金属骨架表面刷涂4-5遍腻子A，达 到密封效果，填充时采用腻子B。
上述方案中，步骤S4中的腻子为环氧腻子，环氧腻子A配方为，环氧树 脂128：环氧树脂6350：白炭黑：滑石粉：593固化剂:8236固化剂＝70:30:(3-4): (140-150):5:35；环氧腻子B配方为，环氧树脂128：环氧树脂6350：白炭 黑：滑石粉：593固化剂：8236固化剂＝80:20:(12-15):120:18:5。
上述方案中，步骤S5中的腻子或者石膏固化后采用硬度计监测表面硬度 是否达到要求。
上述方案中，步骤S6中，模具面表面打磨的具体方法为：先对模具面表 面进行粗打磨，同时采用标准卡板对模具面表面型值进行检测，用腻子或石膏 对局部型值进行填补和修正，然后对表面光滑度进一步优化，填补局部表面的 凹坑、毛刺和凸起，直至标定位置的表面型值和卡板相匹配，打磨修整至模具 图纸要求。
上述方案中，步骤S6中，在表面刷涂模具面漆的具体方法为：用美纹纸 将成型区的金属部分遮盖后对模具面用模具面漆进行滚涂，一共两道，第一道 完全固化后方可涂第二道，每道喷漆厚度区间控制在0.15～0.2mm以内。
上述方案中，步骤S7中，真空表保持2小时内掉压小于0.01MPa为合格。
本发明的有益效果在于：
本发明S2中采用木块、木条等辅助安装模具衬板能够节约成本；S3中在 金属骨架与模具衬板的底面刷密封胶泥能够填满焊缝漏气或模具面与金属骨 架接缝漏气，进一步保证模具的密封性，解决了传统石膏填充时密封性差的问 题；S4中采用腻子或石膏填充的目的，除了密封外，还在于模具面的填充， 若采用腻子填充，在金属骨架表面刷涂4-5遍密封性好的腻子A，达到密封效 果，填充时采用固化快、成本低、易于脱模的腻子B，解决了传统腻子填充时 固化慢、脱模困难的问题。采用本发明的密封方法对带曲率的金属骨架进行密 封，成本较低、脱模方便、密封性好，解决了采用VARI成型工艺制备大型带 曲率具有金属骨架支撑的复合材料构件过程中的漏气问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中带曲率的金属骨架的结构示意图；
图2是本发明实施例步骤S2中填充金属骨架支撑镂空的示意图；
图3是本发明实施例步骤S2中安装支撑件的示意图；
图4是本发明实施例步骤S2中安装模具衬板的示意图。
图中：10、金属骨架；11、金属骨架支撑；111、镂空；12、金属骨架面 板；13、格栅；21、填充件；22、支撑件；23、模具衬板。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详 细说明本发明的具体实施方式。
下面以潜艇用导流罩的复合材料壳体的制备为例，具体说明本发明提出的 基于VARI工艺的带曲率复合材料构件阳模成型模具密封方法，该方法包括以 下步骤：
S1、金属骨架10的表面处理：将金属骨架10表面的铁锈、焊渣、油污 打磨，清理干净，以增加复合材料与金属骨架的粘接力。如图1所示，带曲率 的金属骨架10包括纵横交错布置的四个金属骨架支撑11，以及位于金属骨架 支撑11上的一个金属骨架面板12，金属骨架支撑11上带有镂空111设计，金 属骨架支撑11将金属骨架面板12下方的空间分成九个格栅13。金属骨架10 的厚度为6-8mm。
S2、靠近模具面，安装支撑件22和模具衬板23：在模具面下方依附金属 骨架支撑11固定安装若干支撑件22，并在若干支撑件22上部固定安装若干 模具衬板23，若干模具衬板23对应设置于金属骨架面板12下方的格栅13内， 且模具衬板23上表面低于金属骨架面板12下表面，模具衬板23的线型与金 属骨架面板12的线型一致。
本实施例的具体做法为，先在镂空111中填满木块作为填充件21，并进 行固定，木块需根据镂空111结构尺寸提前加工、编号，并提前预装配，并采 用快干胶与金属骨架支撑11固定，如图2所示；然后在木块两侧分别用气钉 固定木条作为支撑件22，如图3所示；最后在木条支撑件22上方用气钉固定 硬纸板作为模具衬板23，如图4所示。
在其他实施例中，针对不带镂空111设计的金属骨架支撑11，采用略大 于格栅13尺寸的木板条，将木板条敲进格栅13中，与格栅13四周贴合，然 后在木板条上用气钉固定木条作为支撑件22，最后在木条支撑件22上方用气 钉固定硬纸板作为模具衬板23。
木块的作用是用来固定安装木条，木条的作用是用来固定安装模具衬板 23，本步骤采用木块、木条、木板条等辅助安装模具衬板23能够节约成本。
S3、涂刷密封胶泥：在金属骨架面板12与若干模具衬板23形成的整体 模具的下表面涂刷一层硅胶模具密封胶泥，胶泥厚度控制在4～6mm，要求各 个部位涂刷到位，尤其是角落部位，增厚且不留气泡。
S4、模具面填充：在模具衬板23的上表面挂涂腻子或者石膏至略高于金 属骨架面板12外表面。在进行此步骤前，需将与腻子或石膏与接触的金属骨 架10表面用砂纸打磨粗糙。
若采用腻子填充，先在金属骨架表面刷涂4-5遍密封性好的腻子A，达到 密封效果，填充时采用固化快、成本低、易于脱模的腻子B。本实施例中，腻 子为环氧腻子，环氧腻子A配方为，环氧树脂128：环氧树脂6350：白炭黑： 滑石粉：593固化剂:8236固化剂＝70:30:(3-4):(140-150):5:35；环氧树脂 B配方为，环氧树脂128：环氧树脂6350：白炭黑：滑石粉：593固化剂：8236 固化剂＝80:20:(12-15):120:18:5。
S5、固化：保持环境干燥，并放置足够长的时间直至腻子或者石膏固化。
S6、打磨修整：先对模具面表面进行粗打磨，同时采用标准卡板对模具 面表面型值进行检测，用腻子或石膏对局部型值进行填补和修正，然后对表面 光滑度进一步优化，填补局部表面的凹坑、毛刺和凸起，直至标定位置的表面 型值和卡板相匹配，打磨修整至模具图纸要求。待型值检测满足要求后，用丙 酮或乙醇清除表面浮灰，待表面清洁、干燥后在表面刷涂模具面漆。至此，经 打磨修整后的模具面与金属骨架12的外表面形成了光顺的流线型面，共同构 成了复合材料构件的阳模成型模具。
S7、检验密封性：对需要成型区域采用真空袋膜包覆、密封橡胶密封、 导流网、安装真空度表、再抽真空的方法检验模具是否漏气。
模具验漏合格后，即可开展复合材料壳板的VARI成型，根据设计的铺层 铺敷纤维布，搭建真空辅材及流道，主要包括：铺设脱模布、铺设导流网、布 置多道进胶管和出胶管、布置双层真空袋膜，完成后进行真空度及密封性检验， 第二次验漏合格后，方可进行树脂导入，树脂导入完成后夹紧真空管并关闭真 空泵。待树脂完成固化后，进行脱模，主要包括真空辅材的脱模以及模具制作 时的木块、木条、模具衬板、环氧腻子或石膏等的拆除。金属骨架和复合材料 壳板组成了本实施例所要制备的导流罩产品。
进一步优化，本实施例中，步骤S1中的焊渣和铁锈采用打磨机清理，油 污采用丙酮清理，清理完成后刷涂一层本体树脂保护金属表面防止生锈。
进一步优化，本实施例中，步骤S2中，模具衬板23固定安装于支撑件 22上，模具衬板23四周用胶黏剂固定在金属骨架支撑11上，且模具衬板23 上表面距离对应位置的金属骨架面板12外表面的距离为12-15mm。
进一步优化，本实施例中，步骤S3中的硅胶模具密封胶泥，采用多次薄 涂方式刷涂，一次刷涂约2mm厚，固化后再刷涂，依次进行3次。
进一步优化，本实施例中，步骤S5中的腻子或者石膏固化后采用硬度计 监测表面硬度是否达到要求。
进一步优化，本实施例中，步骤S6中，用千叶片砂轮机对模具表面进行 粗打磨，然后依次用120号、240号、400号砂纸对表面光滑度进行进一步优 化。
进一步优化，本实施例中，步骤S6中，在表面刷涂模具面漆的具体方法 为：用美纹纸将成型区的金属部分遮盖后对模具面用模具面漆进行滚涂，一共 两道，第一道完全固化后方可涂第二道，每道喷漆厚度区间控制在0.15～0.2mm 以内。
进一步优化，本实施例中，步骤S7中，真空表保持2小时内掉压小于 0.01MPa为合格。
采用本发明的密封方法对带曲率的金属骨架10进行密封，成本较低、脱 模方便、密封性好，解决了采用VARI成型工艺制备大型带曲率具有金属骨架 10支撑的复合材料构件过程中的漏气问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是 与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述 的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本 领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保 护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种用于复合材料叶片成型的装置及其使用方法