本發(fā)明涉及復(fù)合材料成型，具體而言，涉及一種局部透明可視化rtm模具及制造方法。

背景技術(shù)：

1、樹脂傳遞模塑(resin?transfer?molding，rtm)工藝是一種制造高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的先進(jìn)工藝，通過在預(yù)先制作符合工藝尺寸的型腔中，鋪放好按設(shè)計(jì)要求計(jì)算得到的纖維增強(qiáng)材料預(yù)成型體，然后在一定的壓力范圍內(nèi)采用注射設(shè)備將專用的樹脂體系注入閉合型腔內(nèi)，通過樹脂與增強(qiáng)體的浸潤后固化成型來制備高性能復(fù)合材料，具有成本低、成型速度快、產(chǎn)品質(zhì)量好、對環(huán)境污染小以及能夠制造大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)件等優(yōu)點(diǎn)，因此在航空航天和交通運(yùn)輸領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

2、目前在樹脂板材成型過程中，通過上下模的合模而提供成型的型腔，成型效果穩(wěn)定，但在成型過程中，由于上下模均為不透明的結(jié)構(gòu)，在注膠過程中無法直觀判斷樹脂在不同時期的流動前鋒，也無法判斷某處是否存在流動不均勻、氣泡團(tuán)聚、干斑等情況，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的缺陷率較高。

3、為此，申請?zhí)?01921717534.0的中國專利公開了一種可視rtm成型模具，包括下模和上模，上模包括框架和玻璃板，玻璃板與所述下模貼合，對位于下模上凹陷區(qū)的敞口進(jìn)行封閉從而形成用于對樹脂進(jìn)行成型的型腔，框架用于通過與下模的連接而向玻璃板提供用于貼合于下模上的擠壓力。該方案通過將上模進(jìn)行分體設(shè)計(jì)而形成透明的部分來實(shí)現(xiàn)對型腔內(nèi)的樹脂流通情況的可視化。

4、此外，申請?zhí)?01710356088.4的中國專利公開了一種無級調(diào)節(jié)復(fù)合材料板料厚度的可視rtm模具，其中上模板上嵌有增韌玻璃；下模板通過固定件固定在機(jī)架上，固定件內(nèi)設(shè)有滑動件，聯(lián)動件固定在滑動件底面，其上裝有帶動聯(lián)動件、滑動件上下移動的型腔調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；滑動件和聯(lián)動件上開有注膠孔和出膠孔；在固定件通向密閉型腔的中部通孔上端的四周開有流道，且與注膠孔相通。該方案通過在上模板使用增韌玻璃作為觀察窗，可觀測樹脂填充流動。

5、然而為了確保模具滿足rtm工藝的強(qiáng)度與剛度要求，都采用玻璃作為可視材料，由于玻璃的韌性相對較低，因無法承rtm工藝中樹脂注入時的壓力以及固化過程中的溫度變化而破裂或變形；此外，由于玻璃板與金屬模具的熱傳導(dǎo)性能不同，導(dǎo)致在固化中模具內(nèi)的形成體的溫度分布不均勻而影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量；再者由于玻璃板與上模之間通過螺釘固定導(dǎo)致連接處的密封性較差且平整度也難以保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有可視rtm模具存在使用壽命短且制備的成型體質(zhì)量不理想等不足。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種局部透明可視化rtm模具，包括上模和下模，所述上模、下模通過第二連接件固定并相互配合形成型腔，所述上模包括框架，所述框架上設(shè)置多個凹槽，用于限位裝配可視材料，所述凹槽設(shè)置開口，所述可視材料能夠封堵所述開口；所述可視材料與所述框架通過第一連接件連接，所述第一連接件有多個且沿所述可視材料外周均勻分布，所述可視材料的外周側(cè)設(shè)置密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)安裝在所述凹槽內(nèi)。

3、該設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)rtm模具的可視化，同時使上模用于形成型腔的上模由可視材料與框架均勻排布而成，確保溫度傳導(dǎo)均勻，最終產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)；同時可視材料為pc板，本身加工開孔難度小，也不會在裝配過程中由于不當(dāng)施加作用力而出現(xiàn)破裂的問題。

4、優(yōu)選的，所述可視材料的四周與所述凹槽之間均存在0.5-1.0mm的間隙，所述密封結(jié)構(gòu)為首尾相連的密封條，所述密封條位于所述第一連接件所述開口之間。

5、該設(shè)置能夠使可視材料與凹槽之間產(chǎn)生縫隙，通過對縫隙進(jìn)行填充以實(shí)現(xiàn)初次密封；之后通過密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次密封并對外界空氣進(jìn)行隔絕，二者相互配合來滿足以pc板為可視材料的密封需求。

6、優(yōu)選的，所述密封條內(nèi)設(shè)置空腔且在接口處進(jìn)行斜口搭接并用膠進(jìn)行密封處理，所述凹槽設(shè)置裝配槽，用于容納所述密封條；所述裝配槽、所述密封條的寬度分別為l1、l2，其中l(wèi)1=l2+d且d的取值為2-6mm。該設(shè)置可確保密封結(jié)構(gòu)本身具有良好的壓縮空間，同時使密封條的空腔始終存在空氣，不會過度擠壓，密封效果好。

7、優(yōu)選的，所述開口的中間位置設(shè)置加強(qiáng)肋，用于對平板狀的所述可視材料形成支撐。相對于金屬材料而言，對于pc板這一類可視材料具有良好的韌性但強(qiáng)度較差，在rmt工藝中受到1mpa的壓力沖擊容易彎折變形。該設(shè)置能夠?qū)梢暡牧嫌绕涫莗c板進(jìn)行支撐，防止其過度變形量過大甚至出現(xiàn)斷裂的情況。

8、優(yōu)選的，所述框架在遠(yuǎn)離所述可視材料的一側(cè)設(shè)置第一加強(qiáng)筋、第二加強(qiáng)筋，所述第一加強(qiáng)筋有多條且相互平行設(shè)置，所述第二加強(qiáng)筋有多條且相互平行設(shè)置，所述第一加強(qiáng)筋與第二加強(qiáng)筋相互垂直相連且與所述框架為一體成型設(shè)置。該設(shè)置能夠?qū)哂卸鄠€開口的上模的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，使所述可視材料形成的可視區(qū)域在所述上模的占比高，能夠?qū)ψ⒛z過程進(jìn)行更好的觀察。

9、優(yōu)選的，所述第一連接件為沉頭螺栓，所述凹槽上設(shè)置配合孔，所述沉頭螺栓穿過所述可視材料后與所述配合孔相連，所述可視材料與沉頭螺栓靠近下模的一側(cè)處于同一平面，所述可視材料與至少部分所述框架處于同一平面。

10、優(yōu)選的，單個所述可視材料的長度為50mm-300mm，寬度50-300mm，相鄰兩個所述可視材料之間的最小間距為60mm，所述可視材料的厚度至少為20mm。

11、優(yōu)選的，所述上模、下模之間設(shè)置密封件，所述密封件呈環(huán)形且位于所述型腔的外周側(cè)，所述上模和/或下模設(shè)置多個注膠口。

12、本發(fā)明還提供了一種局部透明可視化rtm模具的制造方法，包括：

13、s1、對設(shè)計(jì)的局部可視化rtm模具進(jìn)行仿真校核以確保其滿足極限壓力下的使用需求；

14、s2、對上模進(jìn)行機(jī)加工以形成凹槽與開口，在凹槽的外周側(cè)開設(shè)裝配槽，對可視材料進(jìn)行加工使其尺寸較凹槽小0.5-1mm，并在預(yù)設(shè)位置設(shè)置安裝孔；

15、s3、將密封條安裝至裝配槽內(nèi)并使其首尾相接，在接口處進(jìn)行斜口搭接并用膠進(jìn)行密封處理；

16、s4、將可視材料裝配至凹槽并通過第一連接件進(jìn)行固定并確保所述第一連接件的旋進(jìn)圈數(shù)相同且所述密封結(jié)構(gòu)的壓縮量為3-5mm，對可視材料與框架11的接縫處填平密封處理。

17、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述局部透明可視化rtm模具及制造方法具有如下有益效果：1）透明材料形成的可視區(qū)域占比高，基于觀察到的樹脂情況來調(diào)控注膠操作，產(chǎn)品的良品率高；2）上模的可視材料與框架均勻分布，模具內(nèi)不存在溫度梯度，固化過程的一致性好，產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定；3）通過對可視材料周圍縫隙的填充以及密封結(jié)構(gòu)的設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)良好密封，同時對上模結(jié)構(gòu)優(yōu)化以確保其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能滿足rtm工藝要求，模具使用壽命長。

技術(shù)特征：

1.一種局部透明可視化rtm模具，包括上模（1）和下模（3），所述上模（1）、下模（3）通過第二連接件（5）固定并相互配合形成型腔，其特征在于，所述上模（1）包括框架（11），所述框架（11）上設(shè)置多個凹槽，用于限位裝配可視材料（2），所述凹槽設(shè)置開口（15），所述可視材料（2）能夠封堵所述開口（15）；所述可視材料（2）與所述框架（11）通過第一連接件（21）連接，所述第一連接件（21）有多個且沿所述可視材料（2）外周均勻分布，所述可視材料（2）的外周側(cè)設(shè)置密封結(jié)構(gòu)（22），所述密封結(jié)構(gòu)（22）安裝在所述凹槽內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部透明可視化rtm模具，其特征在于，所述可視材料（2）的四周與所述凹槽之間均存在0.5-1.0mm的間隙，所述密封結(jié)構(gòu)（22）為首尾相連的密封條，所述密封條位于所述第一連接件（21）所述開口（15）之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的局部透明可視化rtm模具，其特征在于，所述密封條內(nèi)設(shè)置空腔且在接口處進(jìn)行斜口搭接并用膠進(jìn)行密封處理，所述凹槽設(shè)置裝配槽，用于容納所述密封條；所述裝配槽、所述密封條的寬度分別為l1、l2，其中l(wèi)1=l2+d且d的取值為2-6mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部透明可視化rtm模具，其特征在于，所述開口（15）的中間位置設(shè)置加強(qiáng)肋（12），用于對平板狀的所述可視材料（2）形成支撐。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的局部透明可視化rtm模具，其特征在于，所述框架（11）在遠(yuǎn)離所述可視材料（2）的一側(cè)設(shè)置第一加強(qiáng)筋（13）、第二加強(qiáng)筋（14），所述第一加強(qiáng)筋（13）有多條且相互平行設(shè)置，所述第二加強(qiáng)筋（14）有多條且相互平行設(shè)置，所述第一加強(qiáng)筋（13）與第二加強(qiáng)筋（14）相互垂直相連且與所述框架（11）為一體成型設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部透明可視化rtm模具，其特征在于，所述第一連接件（21）為沉頭螺栓，所述凹槽上設(shè)置配合孔，所述沉頭螺栓穿過所述可視材料（2）后與所述配合孔相連，所述可視材料（2）與沉頭螺栓靠近下模（3）的一側(cè)處于同一平面，所述可視材料（2）與至少部分所述框架（11）處于同一平面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部透明可視化rtm模具，其特征在于，單個所述可視材料（2）的長度為50mm-300mm，寬度50-300mm，相鄰兩個所述可視材料（2）之間的最小間距為60mm，所述可視材料（2）的厚度至少為20mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的局部透明可視化rtm模具，其特征在于，所述上模（1）、下模（3）之間設(shè)置密封件（6），所述密封件（6）呈環(huán)形且位于所述型腔的外周側(cè)，所述上模（1）和/或下模（3）設(shè)置多個注膠口（4）。

9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述局部透明可視化rtm模具的制造方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種局部透明可視化RTM模具及制造方法，涉及復(fù)合材料成型技術(shù)領(lǐng)域，所述局部透明可視化RTM模具包括上模和下模，所述上模、下模通過第二連接件固定并相互配合形成型腔，所述上模包括框架，所述框架上設(shè)置多個凹槽，用于限位裝配可視材料，所述凹槽設(shè)置開口，所述可視材料能夠封堵所述開口；所述可視材料與所述框架通過第一連接件連接，所述第一連接件有多個且沿所述可視材料外周均勻分布，所述可視材料的外周側(cè)設(shè)置密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)安裝在所述凹槽內(nèi)。本發(fā)明通過對上模優(yōu)化以確保其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能滿足RTM工藝要求，同時對可視材料周圍縫隙的填充以及密封結(jié)構(gòu)的設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)良好密封，模具使用壽命長，產(chǎn)品質(zhì)量好。

技術(shù)研發(fā)人員：吳醫(yī)博,羅琦,康逢輝,張毅,楊文山,彭運(yùn)松,郭萬濤,韋璇,程偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：洛陽船舶材料研究所（中國船舶集團(tuán)有限公司第七二五研究所）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15