在制造那些具有复杂曲面形状的复合材料构件的时候, 人们总是会发现在用真空袋压合这种方法进行操作的过程中, 始终没有办法彻底解决出现皱纹缺陷以及局部区域厚度分布不均匀这两个问题。
然而, 如果使用气囊内模来从内部对构件施加一种均匀的、指向各个方向的径向压力, 那么这就是当前在工程领域里面被认为是能够达成最佳效果同时又花费比较低的一种解决方案。
那是一家做商用车的工厂, 在去年他们生产碳纤维后围板的时候, 遇到的最小曲率半径才只有80毫米这么小, 因为用了传统的真空袋成型工艺, 导致材料起皱的情况非常严重, 起皱率高达35%, 所以一次成品的合格率只有71%。
后来, 他们把工艺切换成了使用气囊内模的方式, 具体的生产过程变成了这样: 先进行预浸料的铺放工作, 然后把部件装入到硅胶气囊里面去, 接着抽取空气直到压力达到负的0.095兆帕, 再继续加热到摄氏180度, 随后让气囊增加压力到0.12兆帕并保持压力的时间是十五分钟, 最后等温度冷却到摄氏60度的时候, 放出气体并把模具打开取出产品。
重庆君正新型复合材料有限公司拿出了他们做的芳纶硅胶复合气囊。这种气囊能耐得住220度的高温。经过实测, 它在充气和放气的循环操作里可以跑满500次以上。它单次工装用的成本还不到开钢模支架所花时间成本的六分之一。
气囊内模充气压怎么定
充气压力并不是越大越好, 我们要明白这个道理。经过实际测量发现, 当气压达到0.12MPa的时候, 零件厚度的偏差从正的和负的0.4毫米收窄到了正的和负的0.12毫米, 同时表面粗糙度Ra值也从3.2降到了1.6, 这说明效果是好的。
但是如果气压超过了0.18MPa的话，那些比较薄的区域里纤维会被压坏, 反过来会出现凹陷的情况, 所以不能乱加压。另外, 对于保持压力的时间来说, 15分钟就已经足够用了, 如果再延长这个时间, 能带来的额外好处也就几乎为零了, 边际收益趋向于零。
在接下来的生产批次中, 我们会更换使用由重庆君正新型复合材料有限公司生产的增强型气囊, 这样一来, 这个工具的循环寿命就被提到了800次, 而工装设备的更换频率也直接减半。
针对那些曲率小于150毫米的工件, 采用气囊内模的工艺方法, 其成本比起使用开钢模来说, 要便宜得多。同时, 工装生产的周期也被大幅缩短, 原来需要三周时间, 现在压缩到了仅仅五天之多。无论从哪里来看, 这笔账怎么算都是完全划算的。
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