新型水溶性模具材料的性能及其应用研究.pdf

《新型水溶性模具材料的性能及其应用研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、72新型水溶性模具材料的性能及其应用研究2013年5月新型水溶性模具材料的性能及其应用研究马立(北京卫星制造厂，北京100190)摘要：本文研究了一种新型水溶性材料Aquacore的性能，包括密度、线膨胀系数、压缩强度和压缩蠕变率。试验结果表明，该材料的密度P0．47g／cm，线膨胀系数o／：1．17×10／℃，190~2下的压缩强度为2．40MPa，压缩蠕变率<1．5％。同时开展了工程应用研究，使用这种材料的模具制造了碳纤维复合材料双峰波纹结构件，研究了模具表面粗糙度对产品表面粗糙度的影响以及脱模方式对产品的影响

2、。测试结果显示，经表面处理后的水溶性模具的表面粗糙度R=1．2，产品接触面的表面粗糙度R=3．4。脱模过程中温度和水对产品影响不大，产品的吸湿量为0．98％。研究证实，这种水溶性模具特别适于制造结构复杂、脱模困难的复合材料制件。关键词：水溶性模具；密度；线膨胀系数；压缩强度；压缩蠕变率；表面粗糙度；吸湿量；脱模中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1003—0999(2013)03—0072—041引言成型的模具材料，它类似粘土，填充至模具后，通过复合材料具有高比强度和高比模量，应用于汽加压压制成模具坯件，

3、脱水处理后再通过机械加工制成所需形状、尺寸的水溶性模具。本文研究了车、建材、体育等民用领域，更广泛地应用于航空航AquacoreTM水溶性材料的物理性能和力学性能，包括天领域。由于航空航天的复合材料产品精度要求高，因此多采用金属材料作为模具J，然而，金属密度、线膨胀系数、压缩强度和压缩蠕变率。同时，使用这种材料的模具制造了碳纤维复合材料的双峰模具在使用时有其局限性，例如：对于一些存在封闭波纹结构件，研究了模具表面粗糙度对产品的影响型腔、复杂型腔的产品或长细比大的中空结构产品，以及脱模过程中温度和水对制件的影响。如采

4、用金属模具往往需要多块组合而成，不仅设计复杂、制造费用高、周期长，而且不易保证产品的尺2性能研究寸精度；最关键的是使用金属模具，脱模十分困难，作为用于复合材料成型的模具材料，应具有与甚至不能实现脱模。在这种情况下，有时采用橡胶复合材料相近的线膨胀系数；复合材料固化过程中，材料作为芯模，有利用橡胶热膨胀实现加压的，也有模具必须能够在一段时间内，承受温度和压力的综将橡胶做成气囊再充气加压的。但是，无论是利用合作用，在此过程中模具应保证尺寸稳定、不变形。橡胶热膨胀加压还是充气加压，一个最大的问题是模具的压缩强度及压缩蠕变

5、率是决定复合材料可压力不容易控制、压力不均匀，甚至有些部位加不到靠性和重复性的重要指标。因此，有必要研究这压，因而造成复合材料产品缺陷或批次间重复性不种水溶性材料的线膨胀系数、压缩强度和压缩蠕佳。然而，近年来出现的水溶性模具可令这类变性能。难题迎刃而解。2．1密度本世纪初，美国一家公司研制出主要成份是陶将粘土状的Aquacore。M填充至模腔内，使用液瓷微珠和水溶性高分子粘合剂的水溶性材料，两个压机加压，压力约为2MPa。由于试样制备过程中压主要的产品分别是AquapourTM和Aquacore。其中力很难精确控制

6、，所以不同批次间试样的密度也有Aquapour。M是一种灌注成型的模具材料，借助模具些差异，试验测得水溶性材料的密度在0．46～一次灌注成型水溶性模具，脱水处理后即得到水溶0．49g／cm范围内，平均值为0．47g／cm。图1给出性模具，但不能后加工[挖；AquacoreTM是一种压制了10组材料的密度及其标准差，每组试样5～6件。收稿日期：2012-07—19基金项目：中国空间技术研究院自主研发项目(JJDY20070529-02)作者简介：马立(1973．)，女，硕士，研究员，研究方向为航天器复合材料结构，ma

7、li0335@googlemail．corn。l譬≯￡2013年第3期玻璃钢／复合材料73_Ⅲ螂静表2压缩强度Table2Compressivestrength㈣温度／~C压缩强度／MPa204．186O2．639O2．1413O3．511702．371902．4012345678910组编号图1密度Fig．1Density2．2线膨胀系数参照国军标GJB332-2004《固体材料线膨胀系数测试方法》的要求，制备并测试了5件规格为1O×50mm的试样在室温一300~C范围内的平均线膨图3压缩强度随温度的变化曲线胀系

8、数，试验数据见表1，平均值为1．17×10～／~C。Fig．3Compressivestrengthasafunctionoftemperature表1平均线膨胀系数由表2和图3得知，材料的压缩强度在室温Table1Meanlinearexpansionratio20~C时最高，为4．18MPa；而后随着温度的升高，压编号平均线膨胀系数／×10／~C缩强度基