手糊成型工艺及设备-模具与脱模剂

第一章手糊成型工艺及设备2第四节手糊成型模具及脱模剂模具结构与材料手糊成型模具设计玻璃钢模具的制作脱模剂的作用机理手糊成型常用脱模剂3在FRP成型中需要成型模具。成型模具的制作方法和质量将决定FRP成型的难易程度、制品的尺寸精度和外观质量。影响模具的质量因素包括：模具设计、制作模具所用的材料和模具制作过程。41.模具结构手糊成型模具分单模和对模两类。单模又分阳模和阴模两种。阳模阴模对模模具结构与材料5制品内表面尺寸准确、光滑。操作方便，质量易控制，通风、排气和散热方便，劳动条件好。常用来生产浴盆、贮槽等内表面要求光滑的产品。阳模模具结构与材料6制品外表面尺寸准确、光滑。阴模深，操作不便、通风条件不好、卫生条件差。常用来制造船壳、机罩及雷达罩等外表要求光滑的制品。阴模模具结构与材料7对模：由阴阳模两部分组成，制品内外表面均光滑，厚度准确。不适合成型批量少及大型制品（模具、设备投资大）。拼装模：一些形状复杂的产品，为脱模方便，需利用拼装模，即把模具分成几块进行拼装，脱模时可分块进行，比较方便。模具结构与材料82.模具材料模具结构与材料•模具材料选择原则：•①能够满足制品的尺寸精度、外观质量及使用寿命要求；•②模具材料要有足够的刚度和强度，保证在模具使用中不宜变形和损坏；•③不受树脂侵蚀，不影响树脂固化；•④耐热性好，制品固化或加热固化时，模具不变形；•⑤容易制造，容易脱模；•⑥尽量减轻模具质量，方便生产；•⑦价格便宜，材料容易获得。9玻璃钢模：特点：模具结构与材料手糊工艺中应用最多的模具。•用于数量多，表面质量要求高的大中小型产品。•①制出产品美观、光亮；•②强度高，可重复使用数百次；•③尺寸准确，造型稳定，不易变形；•④制造简便，造价适中；•⑤制品可加温，加压成型。10可供选用的其它模具材料模具结构与材料•⑴木材：•特点：•缺点：•⑵金属：特点：缺点：•加工容易、造价低，尺寸基本准确和稳定。•不易变形的木材有：红松、段木、杉木、油木。•不耐久，吸湿，不耐热，模具表面必须进行封孔处理。•常用于数量不多结构复杂的中小型制品。•模具不变形，精度高，使用寿命长。制造周期长，成本高。•钢材，铸铝（不能用铜，不耐腐蚀）•用于表面质量要求高，批量大的中小型产品。11•⑶石膏：•特点：•缺点：•⑷石蜡：•⑸水泥：•特点：•（它一般和砂混合使用：砂∶石膏=1∶8加入20%水，混合均匀即可）•制造简单，造价低。•不耐用，易吸湿，模具表面也须进行封孔处理。•用于形状简单的大型产品，或几何形状复杂的小产品。•用浇铸成型制成模具，糊制完成后，加热把石蜡熔化倒出来。可以重复使用。•用于形状复杂无法脱模、数量小的制品。•造价低，制造容易，使用次数少。•用于形状简单，表面质量要求不高的大中型的产品。12•⑹可溶性盐：•⑺低熔点金属：•特点：模具结构与材料•由磷酸铝（60%-70%），碳酸钠（30%-40%），偏硼酸钠（5%-8%）石英粉（2%）几种组成。加工成粉料，通过压制烧结成型，糊制完成后，加入80℃水，迅速溶解脱模。只能使用一次。•用于形状复杂，脱模困难，表面质量要求不高的产品。•用于：形状复杂，脱模困难，表面质量要求不高的产品。•制模周期短，可重复使用。•（58%铋，42%锡制成，熔点135℃）131.根据制品的数量、形状尺寸、精度要求、脱模难易、成型工艺条件(固化温度、压力)等确定模具材料与结构形式。2.模具应有足够的刚度和强度，能够承受脱模时的冲击，确保加工和使用过程中不变形。3.模具型面光洁度应比制品表面光洁度高出两级以上。4.模具拐角处的曲率应尽量加大。制品内侧拐角曲率半径应大于2mm。避免由于玻璃纤维的回弹，在拐角周围形成气泡空洞。手糊成型模具设计•设计要点145.对于整体式模具，为了成型后易于脱模，可在成型面设计有气孔，采用压缩空气脱模。阳模深度较大时．应有拔模斜度．一般以2°为宜。6.对于拼装模或组合模，分模面的开设除满足容易脱模外，注意不能开设在表面质量要求高或受力大的部位。7.有一定耐热性，热处理变形小。8.质量轻，衬料易得，造价便宜。手糊成型模具设计15•设计程序•⑴分析原始资料•⑵设计内容手糊成型模具设计•（产品图纸、工艺资料、工厂实际条件），全面掌握产品功用、技术要求、成型方法、设备特性及材料规格等。•①选定材料及制造方法；•②确定模具结构及脱模方法（包括选择合理的分型面）；•③编制模具制造工艺规程；•④绘制模具图纸。16•1.定义：•2.高级模具的要求：玻璃钢高级模具的制作（GRP）•用玻璃钢制作的，可获得“镜面效果”，高光泽度，高平整度的手糊制品的模具。•①应有足够的强度和刚度，能承受脱模时敲打和冲击，使用过程中不变形；•②模具表面胶衣要有一定的硬度（巴柯硬度40以上）和耐热性，能承受树脂固化时的放热、收缩等作用；•③模具尺寸准确，表面平整，无潜在的气泡和针眼等弊病；•④模具表面光泽度达90以上，目测有清晰的镜面反光；•⑤抛光后，模具表面残留划痕度＜0.1微米。17•3.材料选择：•原材料主要指制造模具表面层的纤维和树脂。•⑴.胶衣树脂：•胶衣应具有的特点：玻璃钢高级模具的制作（GRP）•硬度高、耐热、耐磨、易抛光、高亮度、喷涂效果好、使用寿命长。18由于环氧树脂具有硬度高、耐热、耐磨、耐腐蚀、收缩率低的特点，在经过水磨和研磨抛光处理，也同样得到“镜面效果”的模具表面。玻璃钢高级模具的制作（GRP）•国产的胶衣树脂33#、793#、102#，只能满足一般玻璃钢模具的要求。•长时间的实践证明：用环氧树脂加瓷粉作模具的胶衣•实际配方是在环氧树脂中加入高硬度的瓷粉或325目石英粉。（用量在15%～35%）19•⑵.玻璃纤维表面毡和短切毡玻璃钢高级模具的制作（GRP）当制品的表面质量要求非常高时：当制品的表面质量一般时：•作用：防止微裂纹；形成富树脂层，提高光洁度和耐磨性；消除玻璃布在模具表面产生的布纹痕迹。•常用牌号：常选用30g/m2的表面毡，300g/m2的短切毡•胶衣+表面毡+4×短切毡+粗纱布；•胶衣+短切毡（230g/m2）+4×短切毡（450g/m2）+粗纱布。20玻璃钢高级模具的制作（GRP）21模具制造流程母模（过渡模）玻璃钢模具翻制模具表面处理模具表面检测木型（石膏）表面加工上脱模蜡胶衣层制作表层制作芯层制作玻璃钢高级模具的制作（GRP）22•2.过渡模制作•国内制作过渡模的材料主要有两类：•①砖外敷石膏，简称石膏模；•②木质模（用木材作成框架结构，用三合板做模面）。•石膏成本低，但表面光顺度难以保证，干燥时间较长，影响生产周期。•木质组合结构模，成本较高，但加工性能比较好，还有优良的表面。•一般来说：曲率半径大，形状变化梯度小，外表面高的制品，宜采用木质结构做过渡模。其它的可采用石膏过渡模。23•过渡模的表面加工工序：•①砂纸打磨•②涂铁红底漆•③腻子玻璃钢高级模具的制作（GRP）•用80#-100#粗砂纸或磨光机，打掉毛刺或粗糙的木纹，目测或手测使光顺度约为70%-80%。•涂醇酸铁红底漆，作用是嵌补模具表面微小孔隙，又能使不光顺部位在光照反射下容易发现。•如果下一步干磨是用手工打磨，则用醇酸腻子。若用电动机打磨，用聚氨酯腻子或不饱和聚酯加滑石粉做腻子。•作用：封闭木纹的针眼和细缝。24•④干磨•⑤水磨•⑥上清漆玻璃钢高级模具的制作（GRP）喷涂聚氨酯清漆，要求这种清漆满足光亮、坚硬、耐磨、耐水、耐热、耐腐蚀，且用良好的抛光效果。用水砂纸打磨，使用水砂纸标号应用由低到高标号400#-1200#。作用：清除表面宏观的微波及波纹。用铁砂纸进行打磨，使表面形成均匀的封闭层，防止水磨时水渗透到过渡模内。25•⑦光照检查•⑧研磨抛光•⑨上脱模蜡玻璃钢高级模具的制作（GRP）是制作过渡模的最后一道工序，先擦蜡，然后加热，这样可以在过渡模表面形成一层均匀的蜡膜。（注：不要漏涂。漏涂后将来不易脱模，并且影响表面质量）使用手工或抛光机，抛光机的转速不宜过高。作用：及时发现不光顺部位，并采取相应措施弥补。26•3.GFRP模具翻制•①表面层糊制（胶衣层制作）玻璃钢高级模具的制作（GRP）在已精加工的木模表面上涂刷脱模剂，干燥后便可开始涂刷胶衣。胶衣层厚度一般是0.4-0.6mm，树脂用量500-600g/m2,涂刷后在室温(20-25℃)下放置至凝胶，凝胶后在40-50℃下加温固化1.5-2小时。27胶衣树脂：玻璃钢高级模具的制作（GRP）国内通用型33＃、793＃、102＃胶衣树脂用于制作一般GFRP模具基本合乎要求。但其耐磨性、硬度等性能比不上专用模具胶衣树脂，用其制作镜面GFRP模具表面层不甚适宜。具有收缩率低、延伸率高、耐磨耐热等优良性能。最理想的是专用模具胶衣树脂。28由于环氧树脂具有耐磨、坚硬、面热、耐腐蚀反收缩串低等待性，经水磨和研磨抛光处理，同样能得到镜面效果的模具表面。为提高模具的耐磨性、刚性和耐热性，可在胶衣树脂中加入高硬度瓷粉或325目石英粉。用量为15-35％(质量比)玻璃钢高级模具的制作（GRP）实践表明，采用环氧树脂加填料来作模具的胶衣比较适合。29胶衣应涂刷三遍．每层厚度控制在0.2mm-0.5mm。每层胶衣可采用不同颜色，以便检查漏涂。最外层胶衣以黑色为宜，灯光检查时黑色吸光，易发现模具表面不平整部位。模具翻制出后经水砂研磨，表面将被磨去0.2mm-0.3mm，留下坚硬的黑色模面。胶衣涂刷时必须在前层胶衣手触摸不粘后再涂刷一层，并且第二层与第三层的涂刷方向应垂直。同时要注意清除模具表面胶衣中由于喷涂或其它方式带进的微小气孔和尘埃。玻璃钢高级模具的制作（GRP）30•②增强层糊制玻璃钢高级模具的制作（GRP）•采用短切毡和方格布混合使用，（因为短切毡无方向性可减少制品变形）树脂采用专用模具树脂或环氧树脂，还可加入玻璃微珠或瓷土填料，增加它的刚度，减少变形，减轻重量。•模具厚度一般为产品厚度的2-4倍为好。31•4.模具表面处理•表面处理技术是制造高级GRP模具的关键。它的工序包括：粗磨、精磨、研磨、抛光。•①粗磨•②水砂精磨玻璃钢高级模具的制作（GRP）分别用1000#、1200#、1500#水砂纸对模面进行打磨。每一种标号的水砂纸磨完后，都要对模具进行清洗。（这时模具并不光亮）采用磨光机或水砂纸进行打磨。过程：把400#、600#、800#水砂纸打磨到表面目视看不到明显的划痕。用水冲洗模面。32•③研磨抛光•④模具表面质量检测玻璃钢高级模具的制作（GRP）在抛光机上进行粗抛光和精细抛光。用SS-82型光电光泽计测量，测量角应选45°为宜。测量的光泽度应达到90光泽单位以上，否则为不合格。33由于玻璃钢制品的表面质量和尺寸精度、制品的脱模效果等与模具质量有关，因此对模具质量进行控制是玻璃钢制品制造过程中质量控制的重要环节，其控制内容包括：胶衣层厚度胶衣层的硬度模具型腔尺寸模具验收模具在多数重复使用中对胶衣层的考验最大，同时，适当厚度的胶衣层可以防止背面纤维显露，但如果胶衣层过厚又会导致表面层过脆，影响模具的使用寿命用于评价胶衣层固化程度确保制品尺寸满足要求34•为使制品与模具分离而附于模具成型面的物质称为脱模剂。•作用：•1.脱模剂的基本要求脱模剂①使制品顺利脱下来；②保证制品表观质量和模具完好无损。⑴不腐蚀模具，不影响树脂固化，对树脂粘附力小（＜0.01MPa）；⑵成膜时间短，厚度均匀，表面光滑；⑶使用完全，无毒害作用；⑷脱模剂使用温度要高于固化温度；⑸操作简便，价格便宜。35•2.脱模剂的作用机理•2.1脱模历程:•在模具表面喷涂脱模剂之后,硫化成型时的实际界面如图1。胶料与脱模剂的接触面为A面,脱模剂面为B面,脱模剂与模具的接触面为C面;脱模剂层为凝聚层。脱模时,当在A面和C面剥离时称为界面剥离,而在B面剥离时叫做凝聚层破坏。36•2.2脱模剂的转移率•脱模剂的转移率,是指脱模剂在脱模过程中转移到成型产品上的百分率。脱模剂(1)由A面剥离脱模,脱模剂不转移;(2)由A面剥离及B面凝聚层破坏脱模,脱模剂发生少量转移(约22%);(3)