圖1. 模具都在制作部件的區(qū)域外有較大半徑的法蘭凸緣，從而可提高層壓板剛度并保護其免受邊緣沖擊

 

    復合材料與金屬模具的缺點是隨著時間的推移，往往會出現(xiàn)漏氣。在制作低溫固化、高溫使用的層壓模具時，情況更是如此。有時它們在進行首件測試時會立即出現(xiàn)漏氣，導致制造商拼命封漏氣點，（暫時）解決這個問題。不管怎么說，在模具制造后修復漏氣是不可取的，隨著時間的推移，報廢零件和重復維修會導致總制作成本飆升。

    怎樣才能在前期確保成型的復合材料模具在使用中不發(fā)生漏氣？要回答這個問題，我們首先需要了解哪些因素會導致模具漏氣。以下是一些需要考慮的要點。

 

 

    在模具外圍添加大半徑法蘭可以最大限度地減少制造、脫模和使用過程中發(fā)生邊緣沖擊損壞的可能性。這種方法的好處是增加了模具層壓板本身的剛度，允許最小的支撐結構（圖1）。在模型或圖案設計時就考慮到了法蘭和其他成型特征。
 

    為了獲得最佳效果，預浸材料和其工藝是可取的。要在合理控制樹脂含量的情況下制造濕法鋪層（或灌注）模具并能夠提供間歇性壓實步驟（減厚）以避免在鋪層過程中出現(xiàn)橋接，這是非常困難的。可以這樣做，但生產(chǎn)中出現(xiàn)漏氣的風險較高。

    雖然經(jīng)常要求要節(jié)省時間，但在層壓結構中使用松散織物隨著時間的推移可能是有害的，因為它們通常需要額外的樹脂來填充紗線和相鄰層之間的交接處。它們也更容易在角落或重疊處發(fā)生橋接，因為樹脂會試圖填補開放空間所產(chǎn)生的低壓區(qū)域。過量的樹脂是有問題的，最終會出現(xiàn)微裂紋，在模具層壓板內(nèi)形成漏氣通道。建議使用碳纖維面克重≤500克/平方米或玻璃纖維面克重＜700克/平方米的斜紋和/或緞面（HS）織物以減少該問題發(fā)生。注意：HS織物需要更仔細地檢查經(jīng)面方向以獲得真正的對稱性。

    為達到最佳效果，建議進行多次層壓減厚操作。第一層應始終被壓實，以便在鋪設后續(xù)層之前緊貼模具。每次層壓減厚的層數(shù)取決于模具配置。模具越復雜，就需要更多的層壓減厚操作。如果時間（和材料）允許，建議在固化前進行最后一次隔夜層壓，以吸去水分和揮發(fā)物，并在固化前確保層間壓實。

 

    高反應性低溫固化樹脂通過在固化過程中最大限度地減少熱膨脹系數(shù)，使模型和模具層壓板之間有良好的尺寸控制。許多預浸材料模具系統(tǒng)最初在65℃左右固化數(shù)小時。根據(jù)溫度策測量系統(tǒng)和模型傳熱導數(shù)，這可能沒有足夠的時間或溫度來推動樹脂的固化交聯(lián)。它看起來可能已固化，但并未完全交聯(lián)。此階段的玻璃化樹脂在受到?jīng)_擊或彎曲時極易斷裂。延長初始工藝溫度下的固化時間，或?qū)囟龋ǔ跏脊袒螅┨岣叩?0℃，持續(xù)幾個小時，可以幫助在脫模前提高交聯(lián)度。之后，建議在高于預期使用溫度的情況下進行完全后固化，然后再繼續(xù)操作。

 

    如果基體樹脂受損，最有可能發(fā)生在脫模過程中，即用楔子將模具從模型中移除時。這在外露邊緣的工具設計中尤其如此，在這種設計中，層壓板與楔子表面在一個平面上。在脫模過程中，層壓板的局部沖擊和彎曲所產(chǎn)生的力量導致每個楔子位置出現(xiàn)嚴重的扇形微裂紋。熱循環(huán)（膨脹和收縮）加劇了這種狀況，因為微裂縫網(wǎng)絡在層壓板內(nèi)富含樹脂的區(qū)域繼續(xù)增長，最終導致真空/壓力完整性的喪失。因此，在楔形線處有一個半徑較大的法蘭，可以加強結構的硬度，并盡量減少斷裂的機會。

 

    強烈建議不要使用往復鋸（曲線鋸或鋸刀）或高速磨料切割輪來修剪模具層壓板的尖銳邊緣。往復鋸會使邊緣產(chǎn)生微裂紋，切割輪會使基體樹脂過熱，更容易斷裂。建議將邊緣鋪設得盡可能接近最終形狀，然后平行于邊緣進行手工或砂帶打磨，而不是修整。之后，用橡膠邊緣保護器覆蓋邊緣，以保障邊緣不受損壞，員工不受傷害（圖2）。

    在減少或消除復合材料模具的漏氣方面還有很多好主意。例如，在20世紀80年代，有在模具層壓板設計中使用氟橡膠夾層以減少預浸料高壓固化模具的漏氣。氟橡膠層在消除漏氣方面效果很好，但在層壓設計中需要額外考慮，以減少熱膨脹效應。重點是，只要有一點知識和一些遠見，模具設計者和制造者可以提前采取額外措施，以生產(chǎn)高質(zhì)量、無泄漏的復合材料模具。在制造復合材料模具時，請記住 "預加工而不是返工 "這句格言。