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通过压模具定制橡胶模面的紧压,使热复合材料层压板部分固化、固结 丹尼尔·乌里扎克 贾瑞恩·古波斯 凯西霍夫曼 机械部，航空航天，核工程，伦斯勒理工学院，110八街，特洛伊，纽约12180 收稿日期：2010年6月23日，修订：2010年11月13日，出版日期：2011年1月5日 制造商规定：热固性复合材料固化巩固层压板夹层结构时，通常需要真空装袋，形成一个较薄壁模具，放置在一釜中，它服从整个机组温度，真空，压力周期。通常认为高压灭菌由于消耗高资金和生产成本，产生废物和处理的可扩展性成为阻碍使用先进复合材料的主要瓶颈。一个称为“热按固化”的固化整合过程，被提出并证明可以作为替代高压灭菌的方法。该设计过程涉及一套特殊模具压缩的复合层压，一个加热的金属模具和配套橡胶覆盖的模具被制成绝缘材料，以提供均匀的金属模具表面温度和压力，也就是模仿由一个高压灭菌器提供的工艺条件。热固化过程是证明第一次使用一个简单的二维轴对称形状设置一个模的时间 。嵌入式铝固化炉电阻盒模具设计启发并提供在模具表面上统一操作温度为177℃的一个目标值。模具集压缩八层碳/环氧复合材料工件福祉各方面隔音，比同等蒸压减少操作可能显着提高的压力，均匀压缩橡胶面具所表现出的形状改变的面具功耗至少有一到两个数量级的降低。即使没有一个优化的橡胶层形状和厚度，八铺设复合材料零件也已经成功实验完成。今后工作计划在以下文章中所讨论。? 2011年美国机械工程师学会 目录内容 Figure 1. 当然，不是每个复合体系和生产的部分要求都满足所有上述劳动、时间和能源密集的工序，但也更具挑战性的应用，特别是在减轻重量和性能方面，如与航空部件的驱动因素。事实证明，主要由复合材料所制成的手上篮和高压灭菌是由业内人士和专家参照最近的工业期刊航天制造[4] [5] [6]几篇文章证明确认。至于巩固和固化复合材料部件，这是本文探讨的重点，一个作者竟然说“消除高压是复合材料制造商所面临的问题。本文介绍了一种全新的，正在申请专利[7]对于巩固和固化形成热固性复合材料层压板，其中涉及压紧橡胶模具的过程，并演示了一个完整使用简单二维（平面）模具的几何形状的过程。这个过程中，将被称为“热固化”， 比传统的灭菌可以大大降低成本，能源和相关的时间与固化复合材料。在此之前的热固性复合材料的巩固和固化将讨论在第二部分。 背景 热固化 Figure 2. A、注射模设计。模具的热固化过程中设置和按设计要求对固化时间作为一个综合系统中使用（光纤+矩阵），类似的例子在图所示的函数温度，时间，压力，真空规格。 1（b）项。固化模具表面具有零件的模具侧面形状和抛光和密封。采用有限元分析（FEA）与特定硬度橡胶硫化模具之间的面具/部分和底座模具压制（在固化温度）模型必须创建一套综合的模具。该形状和厚度的橡胶分布几何组合（表示为T（s）在图。2，其中S是一个模具表面上的基地位置）合成的有限元分析模拟（如Nastran软件/ Patran的）和优化算法（外部计算机程序与有限元分析的综合）产生均匀的静水压力时层压橡胶模具硫化模具完全压缩到所需的复合材料在固化温度。橡胶厚度是通过改变基模，铸造如上所述在介乎基模具和硫化模具在固定的位置形成了一套差距橡胶形状。这个文件的算法细节没有讨论。压缩的橡胶面具模仿均匀的压力从高压釜的压力。 基模的形状是建立在计算机辅助设计（CAD）的三维曲面拟合（如非均匀有理基础样条（NURBS）），以有限元分析合成的形状。橡胶面具的形状和厚度分布是指由基模具和硫化模具的形状由一个特定的距离分开。额外的几何体在基模需要包括注入之间的基础和固化形成的腔模具浇注料橡胶，以便对登记的橡胶面具造型特征和战略位置。 预浸制造商在硫化模具的设计时，当一层压板的部分是在模具集压缩，模具的表面温度分布均匀（例如，177 ± 10 °，赫氏HexPly增韧? 8552 ?环氧树脂，如图所示。1款（b））。由于模具表面必须闭环，温度控制，多个温度传感器的表面嵌入式和一个统一的加热方法将被纳入。在固化所需的温度，表面和模具材料（例如，快速释放和高导热，低碳钢，坚固耐用，高精度铝板复合材料）的几何复杂性的不同，加热固化模具可以采用不同的方法包括嵌入式筒形加热器，膜加热器，加热水或油流通过金属管连接到模具或模具加工成封闭的渠道。最佳数量，规模，并在硫化模具，以确保均匀的表面温度加热器的位置可以由有限元热分析集模具夹紧在稳定状态条件（工件和复合层）。这一进程的详细内容这里不讨论。 若产生（手上篮或双隔膜泵的形成即）缺乏够的复杂性几何未固化复合工件，以便准确和可重复登记的硫化模具，然后两对模具，对应到相同的成形登记针针工具和层压板孔，必须纳入。 B、模具制作。固化模具制作是数控加工与成形表面和所有必需的