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缠绕成型芯模结构与制造

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-02-25  浏览次数:329

芯模是纤维缠绕工艺中的关键部件之一。按照是否是产品的组成部分可分为内衬和芯模两种。一般将气瓶、离子罐等内压容器中用来起密封和骨架作用的部分称为内衬。内衬要求气密性好、耐腐蚀、耐高低温,材料多为铝、钢、橡胶及塑料等。为了制作出一定形状和结构的的纤维缠绕制品,通常采用与制品内腔形状一致,在制品固化后被脱出的部件称为芯模。芯模并非制品的组成部分,只是在产品成型过程中起到骨架的作用。以下针对这种缠绕芯模作以详细介绍。
第一节芯模的材料
       要制造出理想的芯模,如何选材至关重要。芯模可以由单一的材料制造,也可以由多种材料组合而成。通常需根据制品技术要求、成型工
艺等各种因素综合考虑,选用的芯模材料必须满足以下要求:
一、强度要求
       要求芯模在使用过程中能够承受缠绕工艺过程中的工作载荷、本身自重以及加工时的机械载荷等强度要求。
二、刚度要求
       要求芯模材料在受缠绕张力等外力作用后变形越小越好。
三、尺寸精度要求
       当缠绕制品内腔尺寸精度要求较高时,必须选用尺寸稳定性好、加工性能好的材料制作芯模。一般选用金属或塑料,石膏、橡胶等刚度低、
变形大的材料不宜选用。
 四、耐温性要求
       在缠绕过程结束后,芯模要与缠绕制品一起固化,根据所采用的树脂体系不同,固化温度从常温到近2000℃不等,所以要求芯模在高温条
件下不但能够保持足够的强度、刚度,同时也不能分解或逸出大量水分等。
五、工艺性要求
       要求用于制作芯模的材料来源广泛,有良好的加工工艺性,并且能满足缠绕工艺实施过程中的各种要求,最好能就地取材,价格低廉。
       生产中常用的纤维缠绕芯模材料有石膏、木材、砂浆、金属、复合材料等。除此之外,也有应用低熔点盐类和低熔点金属的实例。根据缠绕芯模所采用的材料不同,可以分为石膏芯模、木芯模、砂芯模、金属芯模、塑料芯模等。
       石膏芯模制作方便,费用少,一般应用于数量较少、结构尺寸较大且精度要求不高的产品。制作石膏芯模时应先制作一个刚性很好的芯轴,然后再在芯轴上利用钢材或木材制作出构架,在构架上糊制石膏层,最后将石膏层修整成所需要的形状。石膏芯模在使用前必须进行加工和封孔处理。
       制作木芯模用的木材要求质均、无节、不易收缩变形,常用的木材有红松、银杏、衫木、枣木等,木材在使用前应进行干燥,含水量一般要小于10%,以减少变形和裂纹。木芯模不耐久、不耐高温、表面需要进行加工和封孔处理。它适用于一些形状简单的大型制品及几何形状较复杂的小型制品的成型。
       制作砂芯模时,通常是将聚乙烯醇和砂子按一定的比例混合均匀后,装入事先加工好的模腔内捣实并加温固化,成型后脱模加工,即可得到满足一定尺寸要求的砂芯模。当缠绕结束,产品固化成型后可用热水将砂浆冲出,从而达到脱模的目的。由于砂浆模都是一次性使用,所以这种模具一般适合批量小、中间直径比两端大、脱模困难制品的成型。
       金属模具常用铸铁、铸铝、铸铝合金、碳素钢等制作。金属模具耐久不变形,精度高,但加工复杂,成本高,制造周期长。通常适用于批 量较大、精度要求较高的定型产品。
       对于一种具体的产品究竟采用哪种材料去制作缠绕芯模,一般应从以下方面考虑:
     (一)根据制品的生产批量、尺寸形状及性能要求来确定;
     (二)芯模材料应既能耐树脂腐蚀,又不影响树脂系统的固化;
     (三)多孔性材料有吸湿性,无论是初次使用还是经过一定的存放时间,使用前都需烘干和封孔处理;
     (四)为保证缠绕制品的尺寸准确与稳定,所用芯模材料的成分应 均匀一致。

 
关键词: 缠绕成型
 
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