第2章面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1引言
國內(nèi)對真空導(dǎo)入成型工藝的研究多是通過實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，相對而言理論研究方面并不成熟。為了開發(fā)面向游艇艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)，需要建立系統(tǒng)總體框架，將工藝知識、數(shù)值模擬以及數(shù)據(jù)管理等集成起來，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的高效化。
本章首先對艇體真空導(dǎo)入成型工藝過程進(jìn)行分析；然后深入研究樹脂在模腔內(nèi)的流動原理，分析常見缺陷；最后構(gòu)建系統(tǒng)功能框架，并分析其工作過程。
2.2艇體真空導(dǎo)入成型工藝模型
2.2.1真空導(dǎo)入成型工藝原理
在真空導(dǎo)入成型工藝中，首先將增強(qiáng)材料沿剛性模具表面鋪覆，進(jìn)而鋪放輔助樹脂流動的高滲透介質(zhì)以及起到隔離作用的隔離層，并鋪設(shè)樹脂管、真空管；然后利用真空袋密封，抽真空并驗(yàn)證氣密性后，打開樹脂注射開關(guān)利用壓力差將樹脂注入模腔內(nèi)完成填充；最后固化成型。該工藝的成型特點(diǎn)是不借助外界壓力設(shè)備，僅在大氣壓力作用下，采用特定的樹脂分配系統(tǒng)促進(jìn)樹脂的流動。其工藝原理如圖2-1所示。
2.2.2艇體真空導(dǎo)入成型工藝過程分析
面向游艇艇體的真空導(dǎo)入成型工藝所需裝備設(shè)置如圖2—2所示。其成型步驟及注意事項(xiàng)如下：
1．準(zhǔn)備模具 由于游艇屬于大尺寸小批量制件，在實(shí)際生產(chǎn)中為節(jié)省成本，模具一般為木模居多。為保證施工順利及成型質(zhì)量，模具必須滿足以下條件：
(1)模具表面必須平整并具有良好的氣密性，以保證真空度。對于分塊模具，要用雕塑土填充模具結(jié)合處的縫隙。
(2)具有足夠的剛度，防止由于真空壓力造成模具變形而影響艇體外形。對于木模，一般采用夾層板或三合板增強(qiáng)其剛度。
(3)模具應(yīng)具有良好的耐熱性，避免因樹脂固化放熱變形。
(4)模具應(yīng)具有不少于15cm的凸緣法蘭邊，以方便真空管的鋪設(shè)和密封膠帶的密封。
2．打蠟及脫模劑 由于脫模劑價(jià)格高，最好的方法是打多次蠟和一次脫模劑，這樣既可降低成本又能保護(hù)模具，而且脫模后可在艇體外表面形成一層保護(hù)膜。
3．噴涂膠衣 膠衣厚度一般控制在0.4-0.6mm之間，可分2-3次作業(yè)。尺寸較大的模具用噴槍噴灑，小的用刷子即可。
4．鋪放增強(qiáng)材料并設(shè)置澆注系統(tǒng) 增強(qiáng)材料的鋪放應(yīng)嚴(yán)格按照所設(shè)計(jì)鋪層方案進(jìn)行，樹脂管路和抽氣管的設(shè)置原則是保證樹脂浸潤整個(gè)模腔。另外要注意：
(1)為方便脫模，脫模布尺寸要大于增強(qiáng)材料的尺寸，并延伸至抽氣管下方，如圖2-3所示。
(2)預(yù)留剎車區(qū)域，如圖2-3所示。為了減小螬強(qiáng)材料預(yù)成型體上下表面樹脂流動前鋒的距離，通常使導(dǎo)流布在流動方向上的尺寸小于增強(qiáng)材料的尺寸。這樣可以有效減緩樹脂在上表面沒有導(dǎo)流布的區(qū)域的流動速度，防止上表面的樹脂過早被抽氣管吸入樹脂收集桶而在下表面處形成千斑、干區(qū)等缺陷。
(3)設(shè)置緩沖區(qū)域，如圖2-4所示。為了防止樹脂進(jìn)入抽氣管時(shí)造成膠帶對真空袋邊緣的的密封功能失效，通常在抽氣管與密封膠帶之間預(yù)留一定的距離，從而減緩樹脂流動的沖擊。
(4)在對船側(cè)部位鋪放增強(qiáng)材料時(shí)可使用噴膠進(jìn)行固定，以保證鋪層質(zhì)量。由于常用噴膠與纖維、樹脂等不相融，過多的噴膠量會影響成型質(zhì)量，因此應(yīng)盡量少用。
(5)用脫模布包裹抽氣管，可以有效減緩樹脂通過抽氣管進(jìn)入樹脂采集筒的速度，為艇體完全浸潤爭取時(shí)間，如圖2-5所示。
5．鋪放真空袋并密封 真空袋破損時(shí)需要耗費(fèi)大量的人工成本進(jìn)行修復(fù)，因此必須小心搬運(yùn)、鋪放，保證真空袋的完整性。另外，樹脂管和抽氣管的存在以及艇體形狀的變化會使鋪覆中的真空袋產(chǎn)生褶皺而張緊，抽真空后在壓力作用下容易導(dǎo)致真空袋變形甚至破損。為此，常使真空袋的尺寸為艇體尺寸的1.3-1.5倍。
6．抽真空及氣密性檢查 氣密性檢查分為兩個(gè)部分：首先是真空泵、真空筒以及壓力閥等成型設(shè)備的氣密性檢查，一般是抽真空后，關(guān)閉真空泵，一段時(shí)間后查看真空表讀數(shù)是否有變化；然后是制件即模具和真空袋的氣密性檢查，停止抽真空5分鐘后，若壓力變化小于6KPa即認(rèn)為滿足要求。
7．注射樹脂 將樹脂按要求調(diào)配后，通過控制流道開關(guān)，逐步完成填充。
(1)樹脂特性檢測 由于在不同的環(huán)境溫度下，樹脂凝膠時(shí)間和粘度不完全相同。因此，必須在實(shí)際注射之前，準(zhǔn)確了解樹脂的粘溫特性及凝膠時(shí)間。根據(jù)成型需要，可相應(yīng)的加入一定配比的固化劑。
(2)開關(guān)時(shí)機(jī)的把握 由于游艇尺寸較大，一般為多流道順序澆注。對于艇體底部流道，當(dāng)樹脂流動前鋒通過下一流道時(shí)，才可以打開此流道，提前打開將導(dǎo)致相鄰流道之間的區(qū)域浸潤不完全，產(chǎn)生缺陷，打開不及時(shí)則有可能增加樹脂的充模時(shí)間；對于艇體上的豎直區(qū)域，要趕在樹脂流經(jīng)新的流道之前關(guān)閉之前打開的流道。因?yàn)闃渲x澆口位置越遠(yuǎn)，推動樹脂流動的壓力差越小，當(dāng)洼射壓力小于重力時(shí)會引起樹脂垂流，在艇底與艇體側(cè)面過渡處形成富脂。
8．固化脫模 充模過程完成以后，應(yīng)適當(dāng)降低真空度，避免靠近抽氣口的樹脂被抽入樹脂筒。為保證艇體成型質(zhì)量，一般在固化完成24小時(shí)之后進(jìn)行脫模。脫模后，需進(jìn)行脫模后處理，將剝離層、導(dǎo)流布、真空袋等輔助材料清除。
9．成型質(zhì)量檢測 檢查脫模后的艇體，對存在的缺陷進(jìn)行人工補(bǔ)救。
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