隨著(zhù)新材料的發(fā)展碳纖維在一些高端領(lǐng)域比如說(shuō)飛機結構件上用量的逐步增加,零件越來(lái)越大而復雜,這樣以來(lái)就對碳纖維制件的質(zhì)量提出了更高的要求。但是其實(shí)因為該材料的特點(diǎn)所以說(shuō)其質(zhì)量在很大程度上取決于成型模具的質(zhì)量,想要得到優(yōu)秀的模具就需要設備上下功夫,除模具質(zhì)量對制件質(zhì)量的影響外,模具的尺寸、重量對模具成本以及復材制件的總制造成本有很大影響。
通過(guò)對碳纖維熱壓罐成型模具的設計、制造、轉運及使用驗證等工程研究及分析,結合模具設計的經(jīng)驗方法,歸納出以下幾點(diǎn)模具設計原則。
一、滿(mǎn)足制件結構及工藝要求:在設計碳纖維成型模具前,要對制件的設計輸入進(jìn)行充分分析,以產(chǎn)生模具結構的初步概念。
二、模具材料的選擇:用作碳纖維成型模具的材料主要有普通鋼、INVAR鋼、碳纖維、鋁等。選擇的時(shí)候還要注意材料的高溫性能、成本、周期及使用次數來(lái)選擇,不同的應用可以選擇不同的材料,并沒(méi)有相應的材料是萬(wàn)能的,所以也要根據應用來(lái)選擇模具的材料。
三、模具熱膨脹的補償:當模具與預浸料進(jìn)熱壓罐固化時(shí),隨著(zhù)溫度的升高,模具會(huì )膨脹而使尺寸增大,達到保溫狀態(tài)時(shí)最大,此時(shí)預浸料反應固化,與模具尺寸一致。在固化完成后降溫的過(guò)程中,模具和固化好的制件都會(huì )收縮,但如果模具材料與碳纖維制件的熱膨脹系數不一致,收縮量也就不一致,從而導致制件尺寸和模具尺寸有偏差。不過(guò)這里要說(shuō)明一下的是材料不一樣它的這些特性也會(huì )不一樣,在選擇模具材料的時(shí)候可以先將這一部分選好,模具熱膨脹還將影響到制件的變形及脫模等問(wèn)題。在設計模具時(shí)要把這些因素考慮進(jìn)去。
四、模具回彈角的補償:回彈角因與模具材料,鋪層方向及結構對稱(chēng)性有關(guān),可通過(guò)數字模擬及試驗測試的方法得到,目前用的較多的是通過(guò)經(jīng)驗值結合試驗值來(lái)獲得回彈角的大小,而數字模擬有待于提高對熱壓罐溫度場(chǎng)及碳纖維反應機理的精準分析。在模具設計時(shí),預先把回彈角考慮進(jìn)去,即制件夾角加上回彈角等于模具夾角,使制件在脫模回彈后符合工程數模要求。
五、應力分析準則:減重是模具設計優(yōu)化的一個(gè)重要方面。減重的方法必須要通過(guò)合理的計算,否則會(huì )直接影響到模具的強度和剛度,從而在使用過(guò)程中產(chǎn)生變形而影響制件質(zhì)量。對于一些輔助的部件比如說(shuō)吊環(huán)、輪子、撐腳也需要進(jìn)行強度校核,以確保模具能夠安全地起吊和轉運。
以上就是碳纖維熱壓罐模具設計研發(fā)注意事項了,關(guān)于模具的設計研發(fā)是很有技術(shù)含量的工作,在設計的時(shí)候一定要進(jìn)行全面的考慮,否則在完成后的修補將會(huì )變得非常麻煩,所以說(shuō)要在設計的時(shí)候多花點(diǎn)時(shí)間將質(zhì)量搞好,在完成后達到一勞永逸的效果。