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玻璃钢船艇模具制造与工艺详解
2020年12月18日    阅读量:1481    新闻来源:合亚嗒资讯网 heyada.com  |  投稿

玻璃钢船艇模具必须具有髙光洁度和光顺度,并能耐受玻璃钢固化时树脂交联反应时释放的热量,模具还须有足够的刚度,以确保模具不易变形。因此,材料和工艺的选择就十分重要。

玻璃钢船艇模具制造与工艺详解 合亚嗒资讯网,heyada.com

◀1、材料选用

(1)合成树脂

①模具胶衣

应选择专用的模具胶衣,它具有孔隙率低、工艺性能好、光洁度高、耐化学性强等优点;既有韧性,又耐脱模时外力的冲击,一般建议使用环氧乙烯基类的模具胶衣涂料在线coatingol.com

②模具增强层用树脂

最好选择模具专用树脂,如乙烯基酯树脂加零收缩树脂等。这类树脂具有较高的热变形温度和收缩率低的特点。如果考虑成本问题也可以采用乙烯基树脂加不饱和树脂来制作。

(2)玻璃纤维增强材料

增强材料可以选用玻璃纤维短切毡,玻纤布,多轴向复合毡。一般情况是模具前面采用短切毡来增强,可以降低模具玻纤纹路,后面模具外部玻璃钢层中使用一定数量的玻璃纤维方格布。

除使用玻璃纤维增强材料外,模具的玻璃钢层中还可夹用巴沙木或者强芯毡来提高模具刚度,它既可快速增厚,又能提高模具质量,可夹在玻璃纤维短切毡中使用。

◀2、模具制造工艺

(1)环境条件

制造高质量的模具必须注重环境条件,如环境温度应在20 ~ 30℃之间, 相对湿度不应>75%,并应保持环境的清洁。

(2)材料及工用器具

材料要确保进货质量,还应按要求贮存及使用。工具、用具也要符合要求,如喷射胶衣用的空压机必须配备良好的空气干燥器和油水分离器等。

(3)合理安排进度

进度安排必须服从合成树脂的固化特性和模具建造的工艺设计,切忌盲目求快或缩短建造时间导致影响模具质量。

(4)采取脱模措施

在从原型模上翻制玻璃钢模具时必须采取有效的脱模措施。常用液体脱模剂或脱模蜡,必须严格按照工艺要求进行,不可草率。为确保脱模效果,可采用固体蜡加液体脱模剂来配合,这样处理可以在脱模程序起到双保险作用。

(5)胶衣作业

玻璃钢模具的胶衣层湿膜厚度应该控制0. 8 ~ 1mm,胶衣太薄会影响模具的光泽度,玻纤纹也容易显露,胶衣太厚容易开裂,胶衣层采用喷涂施工应分两到三层来进行,每次胶衣喷毕,待其固化,在25℃的环境下约1个半小时后再如上法进行下次胶衣的施工。

(6)玻璃钢作业

① 首层

胶衣层的的第一层短切毡(不包括为获得更好的表面效果而使用的表面毡)要求十分严格,规格可选用300g或450g,应仔细辊压,确保除尽所含气泡,并确保合适的树脂含量。固化后全面检查,发现弊病必须修整。

② 分层作业

由于玻璃钢模具较厚,通常为产品厚度的两倍,必须分若干次完成才能确保质量。国外常采用的做法是,在首层完成并检査、修整后,前五天每天施工一层450g的短切毡,五层之后可每天施工两层,直到完成所需厚度。这种做法可使每层在施工后都充分固化到合理的固化程度,减少模具的变形。掌握固化程度可用测量表面巴氏硬度的方法,当达到完全固化硬度(可事先制作玻璃钢样板检测)的80%时,就可进行下一层施工。

玻璃钢层除用单一的层板外,也可采用夹芯结构,如用轻木。

◀3、几点小措施

(1)在原始阳模水磨时,可采取长板条操作法,改单人作业为2〜3人持一块上有水磨砂纸的长条薄板共同水磨的方法,此法可使械具表面获得较好的平顺度。操作时必须共同协调用力,在操作方向上避免单纯水平或垂直方向,可辅以45°方向,以取得好的效果。

(2)在水磨表面时,每更换细一号的水磨砂纸均须把表面用清水洗净, 为使水磨全面周到,可在表面涂上颜色,磨至不留颜色即为周到。

◀4、上层建筑模具制造

若将船体、上层建筑分别放样造模,由于工艺、结构等原因,往往在成品合模时难以密合。为此,常采用先建造船体模具,然后在第一条船体中建造上层建筑阳模,再在其上翻制上层建筑玻璃钢阴模。

◀5、组合模具拼合装置

当船艇因造型或其他原因无法从整体模具中脱模时,为方便生产,常采用分体式组合模具。采用组合式模具须先作模具分体设计,并合处采用法兰边式连接。在翻制玻璃钢组合模具时,应先在阳模的分体部位先设置分体木板作为连接用法兰边的模具,然后翻制这部分玻璃钢模具,待此部分完成后,拆去木板。在已成型的分体法兰边上继续翻制另一部分模具的连接法兰边(及模具),待全部完成后,如采用螺栓连接,应先打螺栓孔,装好定位装置,方可与阳模脱离。

由于玻璃钢耐磨性较差,故法兰边上的螺栓孔应设置钢板,防止磨损。为确保组合模具拼合精度,应设置定位销,带有锥度,为金属材质。法兰边也可采用半球式连接代替螺栓,另配以夹具,这种方式可不必再没定位装置。

◀6、船艇胎架制作

在翻制的玻璃钢阴模完成后,可利用阳模制作船艇搁置用的胎架。用阳模制作的胎架由于线型一致,船艇就位后受力均匀,比用型钢焊接的胎架效果好,除胎架支承面为玻璃钢外,支架可用木材。

◀7、减小玻璃钢收缩率的措施

在阳模上翻制玻璃钢阴模时,往往由于玻璃钢成型收缩率大(通常聚酯玻璃钢约为1% )而影响模具表面质量(如显露纤维痕迹、呈现加强筋条纹等)。为此,在制作玻璃钢模具时必须予以重视并采取相应措施。

减小玻璃钢收缩率的措施主要有:

(1)使用低收缩树脂

玻璃钢成型收缩率大小主要取决于树脂。低收缩树脂可降低玻璃钢成型时的收缩率,如零收缩树脂,乙烯基树脂。

(2)在制作这种大型模具时可以采用CHP系列固化体系,可以降低放热峰从而减少收缩率,提高固化度。

(3)薄层作业

玻璃钢一次成型厚度越大,聚合反应热量也大,也相应增加固化时的收缩率。因此,在制作玻璃钢模具时一次成型厚度不宜大,应分多次进行,每次厚度在1毫米上下,并待其固化到一定程度(表面巴柯尔硬度值>30)后再进行下一次薄层作业。这样做可减少模具成型收缩率,并可确保玻璃钢成型质量。

(4)加强部件尽少与模具粘连

玻璃钢模具翻制成功后,为了确保刚度,防止变形以及妥善放置,便于生产作业,须在模具背面设置加强筋和支架。国内企业常采用泡沫塑料筋材外包玻璃钢与模具粘结成为整体,这种做法加强效果虽好,但常因玻璃钢筋材成型固化时收缩而影响模具内表面的平整度,往往显现出筋材印痕。国外做法是采用金属型材作加强和支架,不用玻璃钢包覆后与模具成为整体,仅在必要的连接点用较薄的玻璃钢粘接。金属型材不直接与模具接触, 连接点处衬以泡沫塑料隔开,此做法可避免后粘结的玻璃钢部件在固化收缩时影响模具表面质量。

玻璃钢船艇模具制作是一项细致工作,必须事先作出工艺设计并精心施工,制作时间应充裕,切不可为赶时间而草率从事。

◀8、内衬模具

由于玻璃钢船体采取阴模成型法,仅使船体外壳光洁而内表较差。过去装饰内表采用批腻子、油漆方法,效果不理想,后学习国外做法,即制成光洁的玻璃钢内衬(也叫内套、内胆),安装在船体上,达到里外都光洁美观,提高了船艇的档次。目前,这种做法已较普遍。

内衬模具制作法是,先将成品船体搁置好,在船体内部按设计图纸布置要求,用胶合板等材料按实样做好,包括船体舱板下的浮力夹舱和船艏尖舱、艉舱等,表面用原子灰批平做光,再按模具要求水磨抛光,上好脱模材料后翻制成所需的内衬模具,基本与船艇上层甲板模具翻制相似。

◀9、甲板防滑面

甲板有防滑要求,玻璃钢船艇甲板表面常做成防滑毛面,为了美观,除毛面花纹式样外,还将花纹毛面布置成图案式,这就需要将这种毛面布置制作在甲板模具上,以形成一体。

防滑毛面花纹可采取现成的毛面板材,如装饰板、垟纸、毛面玻璃、金属板之类,也可在其他船艇毛面甲板上翻制。翻制好的玻璃钢毛面板通常较薄,将其裁割成所需图案尺寸,粘贴到甲板阳模上,加压使之粘贴牢固,再翻制成生产用阴模即可。

◀10、简易模具

若此种型式的船艇只订购一条,为此专门制作玻璃钢阴模成本过大,用户承担不了,再就是有些船型非标准化,常据用户要求而变动,在这种情况下,制作定型的玻璃钢阴模就不相适宜。生产厂家常采用简易的一次性模具。

一次性模具常采用石膏、胶合板等材料直接做成生产用阴模。

(1)石膏模

将放样后的样板(肋骨)架设好后,用建筑材料填充造型,仅表面留20mm左右石膏层厚度即可。为增加石膏强度,可添加少量水泥一起调制石膏浆,抹于阴模表层,并用木工工具刨削砂磨加工,使之符合线型要求,待干燥至一定程度,表面再作封孔处理,然后再作油漆、水磨,直到表面符合要求为止。

(2)胶合板模

制作方法前期同上述,但所用模面材料为胶合板或人造纤维板,用钉钉于骨架上。在双曲面等曲率变化大的部位,可将胶合板裁成较窄的板条,使适合线型变化。应注意钉头要嵌入板内,板的接缝应留有一定间隙,通过原子灰嵌批修平后,表面不留钉头和拼缝痕迹。然后将表面按造模要求做光即可

(3)复合模

也即玻璃加强模。若船艇生产数量为2 ~3条,为节省费用,可在一次性模具表面制作一层玻璃钢,厚度视基层材质情况,通常约1mm。同样需将表面做光。这种加强模在产品脱模后能保持完整,不易损坏,还可再次生产。但上脱模材料必须认真细致,以确保脱模效果。

(4)一体性模具

所谓一体,是指玻璃钢船体在模具上成型后,模具表面的玻璃钢层即成为船体的表面层,脱模后仅剩下模具骨架,因此,这种成型工艺也称作无模成型法。具体做法与胶合板模类似,但模具表面不用人造板,而用较薄的玻璃钢板(光面在外侧)。制作完毕后,玻璃钢板表面不必做光,不需上脱模材料,而要作表面打磨处理,露出新鲜面,以增加与后续玻璃钢的粘结牢度。模具完成后,在其上直接制作玻璃钢船体。建造完毕,与模具骨架脱离后,将外表面拼接缝作精心处理后,再用环氧类树脂漆作表层装饰即可。

◀11、脱模材料的使用

由于合成树脂具有较强的粘结力,为使玻璃钢产品顺利地与模具分离 (包括翻制模具时,模具与原始母模脱离),必须在模具上采取脱模措施,也即是在模具表面施加脱模材料。

脱模材料主要有液体及膏状的蜡类两种。上脱模材料的目的是在模具表面形成一层隔离膜,使玻璃钢产品不与模具相粘连。所形成的膜既要均匀,以确保模具表面原有的光泽度,又要有一定厚度和强度,以使膜层不易被树脂浸蚀,还要有一定的粘附牢度,不致在作业时脱落。

在模具上施加脱模材料看似简单,但也需掌握一定技术,一些单位发生的产品粘模事故就是上脱模材料不当造成的。

脱模材料的使用方法如下:

(1)液体脱模剂(脱模水)

常用的是聚乙烯醇或聚丙烯酰胺的溶液,还有可多次使用的半永久性 溶剂型脱模剂。

要求是形成的膜薄而均匀。常用揩擦法涂布,即用软质泡沫塑料(海棉)包裹在很薄的丝织物中(可用废弃的卡普隆丝袜筒),蘸取脱模剂后,拧去太多的脱模剂,使含量适当,然后以揩擦方法将脱模剂均匀涂布于模具表面,注意切勿漏涂。待脱模剂干燥后,才能开始胶衣层施工。

半永久性脱模剂还可采用喷涂法涂布。

(2)固体脱模蜡

最好使用专用的玻璃钢脱模蜡。使用方法是:用纱布包一定量的脱模蜡,涂布于模具表面,待蜡中的低分子成份挥发后(通常要十几分钟,环境温度低时要适当延长),再用干净纱布或软毛巾用力揩擦,使之发出光亮。新模具或重新水磨抛光的模具必须打蜡5遍,用已经一直使用模具打一遍即可, 进口的玻璃钢专用脱模蜡可连续生产多只产品,但一定要保持蜡面洁净,不受污染。

(3)擦脱模蜡的要领:

①揩擦时一定要用力,使形成的蜡膜与模具结合牢固,并使蜡膜厚度均匀。

②必须使蜡中低分子物挥发后再揩擦,使形成的蜡膜坚韧。

③打完一遍蜡后,一定要间隔2小时,使蜡膜结硬,形成一定厚度。通过上蜡遍数的增加,蜡膜厚度也随之增加,方能起到很好的脱模作用。一些单位习惯于随涂随擦,一遍接一遍,中间无间隔的做法无助于蜡膜厚度的增加,难以确保脱模效果。

擦脱模蜡一定要掌握上述要领,切勿图快、抢时间而草率从事。还须注意打脱模蜡时使用的纱布、软毛巾应是洁净的,及时清洗,不作他用,防止污染其他化学物质。

模具采取脱模措施是一道重要的工序,切勿轻视,一定要认真按作业要求做,才会取得好的脱模效果。

◀12、胶衣层制作

玻璃钢船艇表面设置胶衣层,相当于钢船外表的油漆,起美化和防老化作用。

在模具上制作胶衣层时应注意两点:一是胶衣树脂涂布要均匀;二是厚度控制在0.35mm(制作模具时因表面要水磨、抛光,厚度要适当增加,最厚可达0.8mm)。太薄易磨损,起不到美化和防老化作用,过厚则降低韧性,易在受力时产生裂纹等弊病。

胶衣层施工方法有二种:一是手工涂刷,另一是机械喷涂。手工涂刷使用厚度较薄的、根部胶牢的专用刷帚(俗称玻璃钢刷帚,实为胶衣刷帚,玻璃钢原材料商店有售),醮取调配好的胶衣树脂涂布于模具上。机械喷涂则有专用的喷枪及喷涂机。现介绍施工要领如下。

(1)手工涂刷要点

①涂布时要施加一定力量,使胶衣树脂紧密地贴合在模具表面,不夹留空气,以免留下气泡、针孔等表层空隙,形成表面疵病。

②涂布后要用刷帚来回拉刷,使胶衣层厚度尽量均匀。

③胶衣层应分两次涂刷,使厚度更为均匀。涂时以第一遍为主,厚度超过一半以上;第二遍仅起补匀作用。

④涂第二遍时,一定要待第一遍胶衣树脂固化程度较好时再进行,可避免皱皮等弊病;同理,待第二遍胶衣树脂固化到确当程度后,才可进行玻璃钢层施工。

⑤为使胶衣层厚度达到控制范围,可按模具展开面积计算用量。以胶衣层厚度0.4mm为例,每平方米模具面积胶衣树脂用量为:0.4mmx 1.2kg =0.48kg

加上损耗等因素,可按0.5kg/㎡备料(1.2为每毫米厚胶衣层用胶衣树脂量)。

⑥在阴角等部位涂布胶衣树脂时切勿过厚,以免因固化时收缩过大而局部脱离模具。

(2)机械喷涂要点

①必须使用喷涂专用的胶衣树脂,粘度较手工涂刷的小,触变指数为57(如使用手工涂刷胶衣树脂喷涂,必须添加5%的苯乙烯调节粘度)。

②压缩空气压通常在3 ~7巴范围,可根据设备要求调节。

③喷嘴孔径为0.35 ~0.5mm。

④喷口距离模具300 ~ 400mm,过近易冲溅,过远则飞散。

⑤压力与喷嘴孔径、喷射效率可通过试验调节。通常喷射效率以700 ~800g/min为宜,如用0. 37mm孔径喷嘴,风压达5巴即可达上述喷射效率。

⑥喷涂时平面上以水平方向移动为主,每行间必须叠交约50mm,以使厚度均匀,船艇艏艉等阴角部位应先水平向喷涂两侧,再竖向喷涂阴角处。

⑦喷毕检査,发现较薄处再补喷。

⑧胶凝时间不宜过快过慢,根据模具面积大小控制在15~30分左右。

⑨喷枪应及时用丙酮清洗干净,防止喷口堵塞。

(3)装饰线条制作

一些船艇舷侧常设计有装饰线条,制作方法是:

在胶衣层施工之前,先在模具的装饰线条位置(可事先在模具表面作出表记)四周用与模具不同色泽的塑料胶带粘贴,仅剩下线条位置,用手工涂刷方法把调配好的带色胶衣树脂涂布上去,待胶衣树脂胶凝到合适程度时, 撕去塑料胶带,再涂刷或喷涂船艇表面的胶衣树脂。

对船艇外表的船名、单位名、单位标记、水线标记的制作,有以下几种方法:

①同装饰线条做法;

②在装饰店定做用自粘胶贴制作的字或图案,撕下底纸,粘贴于设定位置,能防水防潮,十分牢固。

③有些单位标记还可专门制作成玻璃钢标船艇上层设定位置。

目前以第②种方法为多。

(4)加强胶衣层效果

要使船艇胶衣层起到美化作用,必须注意以下几方面:

①模具表面要具有高的平顺度和光洁度;

②胶衣层制作必须认真、精心、确保均匀一致,厚度适宜;

③高档次船艇在胶衣层后应做表面毡层,用2〜3层表面毡;

④在胶衣层后制作的玻璃钢层一定要衬色(包括表面毡层),即在所用的树脂中调人一定量的颜料糊(也叫色浆),颜色可与胶衣层相同,或用更深的色泽。其作用是改善玻璃钢的半透明性,使胶衣色泽匀度效果更好。衬色层的厚度应不小于1mm。

⑤胶衣树脂还可添加珠光、荧光、金属箔料等材料,增加外观的美感。



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