朱彬濤

摘 要：模具的氣密性決定著以模具所生產(chǎn)零件的質(zhì)量。伴隨著材料及成型技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合材料以其高性能受到了廣泛關(guān)注，而模具的好壞與復(fù)合材料零件的質(zhì)量具有直接關(guān)系。由此，本文主要針對(duì)當(dāng)前復(fù)合材料在高溫高壓下進(jìn)行氣密性檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)其中存在氣密性檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定且整體合格率較低的問(wèn)題，并由此展開了改進(jìn)傳統(tǒng)復(fù)合材料成型模具氣密性檢測(cè)技術(shù)的方法探究。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料;模具;氣密檢測(cè)

引言：作為一種新型材料，復(fù)合材料具有抗拉抗壓性能好、耐熱、耐疲勞耐腐蝕等特點(diǎn)，目前已經(jīng)被運(yùn)用于高端領(lǐng)域，如航空航天中飛機(jī)、衛(wèi)星的制造之中，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)材料性能的不足。在復(fù)合材料零件的生產(chǎn)中，熱壓罐成型技術(shù)具有操作靈活簡(jiǎn)便、工藝優(yōu)良、復(fù)合材料成型質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，由此被廣泛應(yīng)用。熱壓罐成型技術(shù)對(duì)于模具氣密性的要求較高，如果模具的氣密性存在問(wèn)題，則勢(shì)必會(huì)影響零件的質(zhì)量。因此，相關(guān)人員必須保證模具在熱壓罐內(nèi)經(jīng)過(guò)數(shù)百次高溫、高壓后漏氣量處于合理區(qū)間。本文由此對(duì)復(fù)合材料成型模具氣密性檢測(cè)技術(shù)分析，并提出了優(yōu)化措施。

1復(fù)合型材料成型模具的介紹

復(fù)合材料成型模具一般為多框架結(jié)構(gòu)，其主要由單側(cè)或雙側(cè)的面板、基本框架及其他輔助附件組成。復(fù)合材料成型模具的制造過(guò)程為：先制作出框架，而后將模型表面的薄鋼板進(jìn)行加工，而后加壓點(diǎn)焊，完全成型，而后把模型表面與框架焊接在一起?？梢哉f(shuō)，在整個(gè)復(fù)合材料成型模具的制作過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節(jié)、各種工藝若存在問(wèn)題，則都可能導(dǎo)致模具的氣密性不好，尤其是焊接工藝不佳導(dǎo)致模型漏氣的問(wèn)題頻發(fā)。

就目前而言，國(guó)內(nèi)采用的復(fù)合材料成型模具氣密性的檢測(cè)方法主要有以下幾種：靜態(tài)升壓檢測(cè)、鋪層固化檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、著色滲透檢測(cè)、氮質(zhì)譜檢測(cè)等。其中，靜態(tài)升壓檢測(cè)法能夠很好地滿足室溫、高溫及高壓等條件下的復(fù)合材料成型模具的氣密性檢測(cè)。使用靜態(tài)升壓法進(jìn)行的大量的復(fù)合材料成型模具氣密性檢測(cè)的結(jié)果表明，該方法檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性與穩(wěn)定性較差，由此不能獲得全面判斷檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2靜態(tài)升壓法復(fù)合材料成型模具氣密檢測(cè)原理

2.1靜態(tài)升壓氣密檢測(cè)原理

過(guò)靜態(tài)升壓對(duì)復(fù)合材料成型模具進(jìn)行氣密性檢測(cè)按照如下流程：第一，在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)打開真空袋，并且利用膩?zhàn)訔l對(duì)真空袋進(jìn)行密封，并使其處于氣密檢測(cè)區(qū)域內(nèi);第二，在對(duì)復(fù)合材料成型模具進(jìn)行常溫與常壓下的氣密性檢測(cè)合格后，將其置于熱壓罐內(nèi);第三，對(duì)熱壓罐內(nèi)進(jìn)行抽真空、加壓、升溫一系列操作，最終保持一定時(shí)間的恒溫，停止抽真空，觀察真空度的下降。同時(shí)，鑒于復(fù)合材料成型模具自身存在放氣、漏氣現(xiàn)象，因此其被檢測(cè)區(qū)域的壓強(qiáng)會(huì)隨著時(shí)間的延續(xù)而升高，此時(shí)通過(guò)真空度測(cè)量?jī)x就可對(duì)其模具的壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量，并且由此繪制出P（壓強(qiáng)）—t（溫度）關(guān)系曲線（如圖1所示），根據(jù)該曲線對(duì)模具是否漏氣進(jìn)行判斷，以此確定復(fù)合材料成型模具的氣密性是否合格。具體的判斷方法如下：

圖1 復(fù)合材料成型模具氣密檢測(cè)的P（壓強(qiáng)）—t（溫度）關(guān)系曲線

首先，若真空度A為直線，則說(shuō)明模具檢測(cè)中既不存在漏氣現(xiàn)象，同時(shí)也不存在放氣現(xiàn)象，由此說(shuō)明復(fù)合材料成型模具的氣密性合格;其次，若真空度曲線為B，其在迅速上升了一定時(shí)間后趨于穩(wěn)定，則說(shuō)明復(fù)合材料成型模具在檢測(cè)時(shí)存在放氣，同時(shí)不存在漏氣，放氣率先隨著真空度的升高而急速增大，而后趨于平衡;第三，直線C的真空度以特定的斜率持續(xù)上升，則說(shuō)明復(fù)合材料不存在放氣現(xiàn)象，但是存在著漏氣現(xiàn)象;第四，曲線D的真空度先以較大斜率上升，而后斜率逐步變緩，則說(shuō)明該復(fù)合材料成型模具即存在放氣現(xiàn)象，同時(shí)也存在漏氣現(xiàn)象，可以將曲線D看作為直線A與曲線B的疊加結(jié)果。

2.2復(fù)合材料成型模具氣密性檢測(cè)的靜態(tài)升壓法分析

通過(guò)靜態(tài)生升壓法在復(fù)合材料成型模具氣密性檢測(cè)中的原理分析，可知漏氣、放氣是造成復(fù)合材料成型模具氣密性問(wèn)題的兩大方面。具體而言，復(fù)合材料成型模具的放氣是指由于模具本身的材料在高溫。高壓下具有不穩(wěn)定性，因此將其置于熱壓罐中，就會(huì)放出其原來(lái)包含的氣體或者因材料發(fā)生不明顯反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體;復(fù)合材料成型模具的漏氣則是指由于制造模具的材料或者制造工藝如焊接、滾壓等工藝流程不過(guò)關(guān)，就會(huì)造成模具原本應(yīng)當(dāng)密封的部位出現(xiàn)漏氣。對(duì)于復(fù)合材料而言，其不可能具有絕對(duì)的氣密性，即一定程度且未超過(guò)規(guī)定范圍的漏氣是合理的，而當(dāng)漏氣超過(guò)規(guī)定范圍后則會(huì)就無(wú)法保證零件的質(zhì)量。

3復(fù)合材料成型模具氣密檢測(cè)技術(shù)改進(jìn)

3.1復(fù)合材料成型模具的漏氣原因

首先，復(fù)合材料自身具有溶解、吸附一些氣體的特性;其次，當(dāng)復(fù)合材料處于高溫高壓及其他特定的環(huán)境中，其自身會(huì)在極小程度上發(fā)生分解時(shí)也可能有少量氣體的產(chǎn)生;其次，在復(fù)合材料成型模具的制造中，采取了焊接、滾壓及其他多種工藝，每道工序都可能由于技術(shù)不到位而使得模具上存在漏氣點(diǎn)，這些漏氣點(diǎn)置于高壓、高溫的環(huán)境中時(shí)，則漏氣現(xiàn)象更為明顯。

3.2靜態(tài)升壓法下復(fù)合材料成型模具氣密檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)

相較于傳統(tǒng)方法而言，使用“自包袋”式的靜態(tài)升壓法檢測(cè)復(fù)合材料成型模具氣密性的合格率更高且更能夠有效保證氣密檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確。該方法是將紙袋薄膜的四周粘貼膩?zhàn)訔l，并且在中間放入透氣氈并將其對(duì)折粘牢，而后連接真空及檢測(cè)真空接頭并施以高溫高壓。使用改進(jìn)方法的復(fù)合材料成型模具氣密檢測(cè)合格率超過(guò)了80%，比傳統(tǒng)方法的檢測(cè)準(zhǔn)確率更高。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，靜態(tài)升壓法是復(fù)合材料成型模具檢測(cè)的有效方法，但傳統(tǒng)方法檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性、穩(wěn)定性較差。本文對(duì)該方法進(jìn)行了優(yōu)化，提出了一種改進(jìn)后的復(fù)合材料成型模具氣密檢測(cè)的方法，對(duì)復(fù)合材料的生產(chǎn)具有一定的參考價(jià)值。

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