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模具制造中的复合材料的主要规格

发布时间:2023/1/4 8:56:15    浏览:49

  模具制造都经历相同的热循环和负载循环,复合材料制品在固化过程中的性能以及模具所使用的材料直接影响制造过程和相应产品的性能。总结了与复合材料制造工艺和产品性能相关的模具材料的关键性能和规格,具体在下文中讨论。


模具制造中的复合材料的主要规格


  热膨胀系数(CTE)与材料形状精度。据研究报道,模具材料在确定复合材料产品的形状精度方面起着重要作用,其中,模具材料的CTE是关键因素,模具材料与复合产品材料之间的CTE差异导致模具和产品之间相互作用,使之在加热固化循环后发生不可避免的变形。有研究指出,在特定的固化复合材料产品中,与具有低CTE的因瓦合金相比,在使用钢作为模具材料时可以获得具有高残余应力的回弹尺寸(超过20%)。

  可加工性与效率和成本。模具的可加工性,本研究中所使用的材料主要是指表面质量产品,准备模具所需的时间和费用。模具所需加工成具有表面图案高度准确性的复合材料产品成型质量。

  比刚度与可移动性。由于模具加工过程必须移入和移出高压釜,因此可移动性是模具的另一个关键特性,这直接由模具的重量决定。虽然对于一个模具特定结构要求,特定刚度的模具对其直接称重就可得出材料的比刚度(刚度与密度之比)。此外,由于新开发的工艺,例如AFP工艺,模具需要在AFP机器上旋转,这进一步推动了高性能模具材料的发展和更高的比刚度需求(较低的密度和较高的刚度)。

  紧密度和硬度与使用寿命。对于固化模具,尤其是对于生产大批量产品时,要求其使用寿命是至关重要的。与模具使用寿命相关材料的两个关键因素,一是硬度,硬度决定了对模具具的疲劳、腐蚀和磨损导致断裂的抵抗力,二是由于固化过程中需要真空完整性,因此模具材料的紧密度是模具使用寿命的另一个关键因素。

  导热率和热容量与效率。模具材料的导热系数和导热能力表征了完成固化过程中达到目标温度所需的能量和时间,这对于工艺效率至关重要,尤其在大型航空航天工业中的尺寸元件的制造方面。

  材料/工艺价格与成本。模具成本是复合材料制造的主要成本之一,包括材料和工艺成本(成型、设备等)。航空航天工业中用因瓦合金模具制造某些特殊大型复杂部件的复合材料制造的成本较高可达到成本总值的20%。

  有了这些因素,当前和开发对用于制造复合材料产品的模具材料可以以量化的方式进行评估。