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面向游艇艇体的真空导入成型工艺系统技术研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-02-08  来源:哈尔滨工业大学  作者:王胜龙  浏览次数:361

                                                    第2章面向艇体的真空导入成型工艺设计系统总体设计
2.1引言
       国内对真空导入成型工艺的研究多是通过实际生产进行经验的积累,相对而言理论研究方面并不成熟。为了开发面向游艇艇体的真空导入成型工艺设计系统,需要建立系统总体框架,将工艺知识、数值模拟以及数据管理等集成起来,实现工艺设计的高效化。
本章首先对艇体真空导入成型工艺过程进行分析;然后深入研究树脂在模腔内的流动原理,分析常见缺陷;最后构建系统功能框架,并分析其工作过程。
2.2艇体真空导入成型工艺模型
2.2.1真空导入成型工艺原理
       在真空导入成型工艺中,首先将增强材料沿刚性模具表面铺覆,进而铺放辅助树脂流动的高渗透介质以及起到隔离作用的隔离层,并铺设树脂管、真空管;然后利用真空袋密封,抽真空并验证气密性后,打开树脂注射开关利用压力差将树脂注入模腔内完成填充;最后固化成型。该工艺的成型特点是不借助外界压力设备,仅在大气压力作用下,采用特定的树脂分配系统促进树脂的流动。其工艺原理如图2-1所示。
QQ图片20140208144907.jpg6
2.2.2艇体真空导入成型工艺过程分析
        面向游艇艇体的真空导入成型工艺所需装备设置如图2—2所示。其成型步骤及注意事项如下:
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      1.准备模具  由于游艇属于大尺寸小批量制件,在实际生产中为节省成本,模具一般为木模居多。为保证施工顺利及成型质量,模具必须满足以下条件:
      (1)模具表面必须平整并具有良好的气密性,以保证真空度。对于分块模具,要用雕塑土填充模具结合处的缝隙。
      (2)具有足够的刚度,防止由于真空压力造成模具变形而影响艇体外形。对于木模,一般采用夹层板或三合板增强其刚度。
      (3)模具应具有良好的耐热性,避免因树脂固化放热变形。
      (4)模具应具有不少于15cm的凸缘法兰边,以方便真空管的铺设和密封胶带的密封。
       2.打蜡及脱模剂  由于脱模剂价格高,最好的方法是打多次蜡和一次脱模剂,这样既可降低成本又能保护模具,而且脱模后可在艇体外表面形成一层保护膜。
       3.喷涂胶衣  胶衣厚度一般控制在0.4-0.6mm之间,可分2-3次作业。尺寸较大的模具用喷枪喷洒,小的用刷子即可。
       4.铺放增强材料并设置浇注系统  增强材料的铺放应严格按照所设计铺层方案进行,树脂管路和抽气管的设置原则是保证树脂浸润整个模腔。另外要注意:
      (1)为方便脱模,脱模布尺寸要大于增强材料的尺寸,并延伸至抽气管下方,如图2-3所示。
      (2)预留刹车区域,如图2-3所示。为了减小螬强材料预成型体上下表面树脂流动前锋的距离,通常使导流布在流动方向上的尺寸小于增强材料的尺寸。这样可以有效减缓树脂在上表面没有导流布的区域的流动速度,防止上表面的树脂过早被抽气管吸入树脂收集桶而在下表面处形成千斑、干区等缺陷。
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       (3)设置缓冲区域,如图2-4所示。为了防止树脂进入抽气管时造成胶带对真空袋边缘的的密封功能失效,通常在抽气管与密封胶带之间预留一定的距离,从而减缓树脂流动的冲击。


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      (4)在对船侧部位铺放增强材料时可使用喷胶进行固定,以保证铺层质量。由于常用喷胶与纤维、树脂等不相融,过多的喷胶量会影响成型质量,因此应尽量少用。
      (5)用脱模布包裹抽气管,可以有效减缓树脂通过抽气管进入树脂采集筒的速度,为艇体完全浸润争取时间,如图2-5所示。
 
QQ图片20140208145510.jpg10
       5.铺放真空袋并密封 真空袋破损时需要耗费大量的人工成本进行修复,因此必须小心搬运、铺放,保证真空袋的完整性。另外,树脂管和抽气管的存在以及艇体形状的变化会使铺覆中的真空袋产生褶皱而张紧,抽真空后在压力作用下容易导致真空袋变形甚至破损。为此,常使真空袋的尺寸为艇体尺寸的1.3-1.5倍。
       6.抽真空及气密性检查 气密性检查分为两个部分:首先是真空泵、真空筒以及压力阀等成型设备的气密性检查,一般是抽真空后,关闭真空泵,一段时间后查看真空表读数是否有变化;然后是制件即模具和真空袋的气密性检查,停止抽真空5分钟后,若压力变化小于6KPa即认为满足要求。
       7.注射树脂 将树脂按要求调配后,通过控制流道开关,逐步完成填充。
      (1)树脂特性检测 由于在不同的环境温度下,树脂凝胶时间和粘度不完全相同。因此,必须在实际注射之前,准确了解树脂的粘温特性及凝胶时间。根据成型需要,可相应的加入一定配比的固化剂。
      (2)开关时机的把握 由于游艇尺寸较大,一般为多流道顺序浇注。对于艇体底部流道,当树脂流动前锋通过下一流道时,才可以打开此流道,提前打开将导致相邻流道之间的区域浸润不完全,产生缺陷,打开不及时则有可能增加树脂的充模时间;对于艇体上的竖直区域,要赶在树脂流经新的流道之前关闭之前打开的流道。因为树脂离浇口位置越远,推动树脂流动的压力差越小,当洼射压力小于重力时会引起树脂垂流,在艇底与艇体侧面过渡处形成富脂。
       8.固化脱模 充模过程完成以后,应适当降低真空度,避免靠近抽气口的树脂被抽入树脂筒。为保证艇体成型质量,一般在固化完成24小时之后进行脱模。脱模后,需进行脱模后处理,将剥离层、导流布、真空袋等辅助材料清除。
       9.成型质量检测 检查脱模后的艇体,对存在的缺陷进行人工补救。
 
 
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