玻璃鋼船艇模具必須具有髙光潔度和光順度,并能耐受玻璃鋼固化時樹脂交聯(lián)反應(yīng)時釋放的熱量,模具還須有足夠的剛度,以確保模具不易變形。因此,材料和工藝的選擇就十分重要。
?1、材料選用
(1)合成樹脂
①模具膠衣
應(yīng)選擇專用的模具膠衣,它具有孔隙率低、工藝性能好、光潔度高、耐化學(xué)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn);既有韌性,又耐脫模時外力的沖擊,一般建議使用環(huán)氧乙烯基類的模具膠衣涂料在線coatingol.com。
②模具增強(qiáng)層用樹脂
最好選擇模具專用樹脂,如乙烯基酯樹脂加零收縮樹脂等。這類樹脂具有較高的熱變形溫度和收縮率低的特點(diǎn)。如果考慮成本問題也可以采用乙烯基樹脂加不飽和樹脂來制作。
(2)玻璃纖維增強(qiáng)材料
增強(qiáng)材料可以選用玻璃纖維短切氈,玻纖布,多軸向復(fù)合氈。一般情況是模具前面采用短切氈來增強(qiáng),可以降低模具玻纖紋路,后面模具外部玻璃鋼層中使用一定數(shù)量的玻璃纖維方格布。
除使用玻璃纖維增強(qiáng)材料外,模具的玻璃鋼層中還可夾用巴沙木或者強(qiáng)芯氈來提高模具剛度,它既可快速增厚,又能提高模具質(zhì)量,可夾在玻璃纖維短切氈中使用。
?2、模具制造工藝
(1)環(huán)境條件
制造高質(zhì)量的模具必須注重環(huán)境條件,如環(huán)境溫度應(yīng)在20 ~ 30℃之間, 相對濕度不應(yīng)>75%,并應(yīng)保持環(huán)境的清潔。
(2)材料及工用器具
材料要確保進(jìn)貨質(zhì)量,還應(yīng)按要求貯存及使用。工具、用具也要符合要求,如噴射膠衣用的空壓機(jī)必須配備良好的空氣干燥器和油水分離器等。
(3)合理安排進(jìn)度
進(jìn)度安排必須服從合成樹脂的固化特性和模具建造的工藝設(shè)計(jì),切忌盲目求快或縮短建造時間導(dǎo)致影響模具質(zhì)量。
(4)采取脫模措施
在從原型模上翻制玻璃鋼模具時必須采取有效的脫模措施。常用液體脫模劑或脫模蠟,必須嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行,不可草率。為確保脫模效果,可采用固體蠟加液體脫模劑來配合,這樣處理可以在脫模程序起到雙保險作用。
(5)膠衣作業(yè)
玻璃鋼模具的膠衣層濕膜厚度應(yīng)該控制0. 8 ~ 1mm,膠衣太薄會影響模具的光澤度,玻纖紋也容易顯露,膠衣太厚容易開裂,膠衣層采用噴涂施工應(yīng)分兩到三層來進(jìn)行,每次膠衣噴畢,待其固化,在25℃的環(huán)境下約1個半小時后再如上法進(jìn)行下次膠衣的施工。
(6)玻璃鋼作業(yè)
① 首層
膠衣層的的第一層短切氈(不包括為獲得更好的表面效果而使用的表面氈)要求十分嚴(yán)格,規(guī)格可選用300g或450g,應(yīng)仔細(xì)輥壓,確保除盡所含氣泡,并確保合適的樹脂含量。固化后全面檢查,發(fā)現(xiàn)弊病必須修整。
② 分層作業(yè)
由于玻璃鋼模具較厚,通常為產(chǎn)品厚度的兩倍,必須分若干次完成才能確保質(zhì)量。國外常采用的做法是,在首層完成并檢査、修整后,前五天每天施工一層450g的短切氈,五層之后可每天施工兩層,直到完成所需厚度。這種做法可使每層在施工后都充分固化到合理的固化程度,減少模具的變形。掌握固化程度可用測量表面巴氏硬度的方法,當(dāng)達(dá)到完全固化硬度(可事先制作玻璃鋼樣板檢測)的80%時,就可進(jìn)行下一層施工。
玻璃鋼層除用單一的層板外,也可采用夾芯結(jié)構(gòu),如用輕木。
?3、幾點(diǎn)小措施
(1)在原始陽模水磨時,可采取長板條操作法,改單人作業(yè)為2?3人持一塊上有水磨砂紙的長條薄板共同水磨的方法,此法可使械具表面獲得較好的平順度。操作時必須共同協(xié)調(diào)用力,在操作方向上避免單純水平或垂直方向,可輔以45°方向,以取得好的效果。
(2)在水磨表面時,每更換細(xì)一號的水磨砂紙均須把表面用清水洗凈, 為使水磨全面周到,可在表面涂上顏色,磨至不留顏色即為周到。
?4、上層建筑模具制造
若將船體、上層建筑分別放樣造模,由于工藝、結(jié)構(gòu)等原因,往往在成品合模時難以密合。為此,常采用先建造船體模具,然后在第一條船體中建造上層建筑陽模,再在其上翻制上層建筑玻璃鋼陰模。
?5、組合模具拼合裝置
當(dāng)船艇因造型或其他原因無法從整體模具中脫模時,為方便生產(chǎn),常采用分體式組合模具。采用組合式模具須先作模具分體設(shè)計(jì),并合處采用法蘭邊式連接。在翻制玻璃鋼組合模具時,應(yīng)先在陽模的分體部位先設(shè)置分體木板作為連接用法蘭邊的模具,然后翻制這部分玻璃鋼模具,待此部分完成后,拆去木板。在已成型的分體法蘭邊上繼續(xù)翻制另一部分模具的連接法蘭邊(及模具),待全部完成后,如采用螺栓連接,應(yīng)先打螺栓孔,裝好定位裝置,方可與陽模脫離。
由于玻璃鋼耐磨性較差,故法蘭邊上的螺栓孔應(yīng)設(shè)置鋼板,防止磨損。為確保組合模具拼合精度,應(yīng)設(shè)置定位銷,帶有錐度,為金屬材質(zhì)。法蘭邊也可采用半球式連接代替螺栓,另配以夾具,這種方式可不必再沒定位裝置。
?6、船艇胎架制作
在翻制的玻璃鋼陰模完成后,可利用陽模制作船艇擱置用的胎架。用陽模制作的胎架由于線型一致,船艇就位后受力均勻,比用型鋼焊接的胎架效果好,除胎架支承面為玻璃鋼外,支架可用木材。
?7、減小玻璃鋼收縮率的措施
在陽模上翻制玻璃鋼陰模時,往往由于玻璃鋼成型收縮率大(通常聚酯玻璃鋼約為1% )而影響模具表面質(zhì)量(如顯露纖維痕跡、呈現(xiàn)加強(qiáng)筋條紋等)。為此,在制作玻璃鋼模具時必須予以重視并采取相應(yīng)措施。
減小玻璃鋼收縮率的措施主要有:
(1)使用低收縮樹脂
玻璃鋼成型收縮率大小主要取決于樹脂。低收縮樹脂可降低玻璃鋼成型時的收縮率,如零收縮樹脂,乙烯基樹脂。
(2)在制作這種大型模具時可以采用CHP系列固化體系,可以降低放熱峰從而減少收縮率,提高固化度。
(3)薄層作業(yè)
玻璃鋼一次成型厚度越大,聚合反應(yīng)熱量也大,也相應(yīng)增加固化時的收縮率。因此,在制作玻璃鋼模具時一次成型厚度不宜大,應(yīng)分多次進(jìn)行,每次厚度在1毫米上下,并待其固化到一定程度(表面巴柯爾硬度值>30)后再進(jìn)行下一次薄層作業(yè)。這樣做可減少模具成型收縮率,并可確保玻璃鋼成型質(zhì)量。
(4)加強(qiáng)部件盡少與模具粘連
玻璃鋼模具翻制成功后,為了確保剛度,防止變形以及妥善放置,便于生產(chǎn)作業(yè),須在模具背面設(shè)置加強(qiáng)筋和支架。國內(nèi)企業(yè)常采用泡沫塑料筋材外包玻璃鋼與模具粘結(jié)成為整體,這種做法加強(qiáng)效果雖好,但常因玻璃鋼筋材成型固化時收縮而影響模具內(nèi)表面的平整度,往往顯現(xiàn)出筋材印痕。國外做法是采用金屬型材作加強(qiáng)和支架,不用玻璃鋼包覆后與模具成為整體,僅在必要的連接點(diǎn)用較薄的玻璃鋼粘接。金屬型材不直接與模具接觸, 連接點(diǎn)處襯以泡沫塑料隔開,此做法可避免后粘結(jié)的玻璃鋼部件在固化收縮時影響模具表面質(zhì)量。
玻璃鋼船艇模具制作是一項(xiàng)細(xì)致工作,必須事先作出工藝設(shè)計(jì)并精心施工,制作時間應(yīng)充裕,切不可為趕時間而草率從事。
?8、內(nèi)襯模具
由于玻璃鋼船體采取陰模成型法,僅使船體外殼光潔而內(nèi)表較差。過去裝飾內(nèi)表采用批膩?zhàn)印⒂推岱椒ǎЧ焕硐耄髮W(xué)習(xí)國外做法,即制成光潔的玻璃鋼內(nèi)襯(也叫內(nèi)套、內(nèi)膽),安裝在船體上,達(dá)到里外都光潔美觀,提高了船艇的檔次。目前,這種做法已較普遍。
內(nèi)襯模具制作法是,先將成品船體擱置好,在船體內(nèi)部按設(shè)計(jì)圖紙布置要求,用膠合板等材料按實(shí)樣做好,包括船體艙板下的浮力夾艙和船艏尖艙、艉艙等,表面用原子灰批平做光,再按模具要求水磨拋光,上好脫模材料后翻制成所需的內(nèi)襯模具,基本與船艇上層甲板模具翻制相似。
?9、甲板防滑面
甲板有防滑要求,玻璃鋼船艇甲板表面常做成防滑毛面,為了美觀,除毛面花紋式樣外,還將花紋毛面布置成圖案式,這就需要將這種毛面布置制作在甲板模具上,以形成一體。
防滑毛面花紋可采取現(xiàn)成的毛面板材,如裝飾板、垟紙、毛面玻璃、金屬板之類,也可在其他船艇毛面甲板上翻制。翻制好的玻璃鋼毛面板通常較薄,將其裁割成所需圖案尺寸,粘貼到甲板陽模上,加壓使之粘貼牢固,再翻制成生產(chǎn)用陰模即可。
?10、簡易模具
若此種型式的船艇只訂購一條,為此專門制作玻璃鋼陰模成本過大,用戶承擔(dān)不了,再就是有些船型非標(biāo)準(zhǔn)化,常據(jù)用戶要求而變動,在這種情況下,制作定型的玻璃鋼陰模就不相適宜。生產(chǎn)廠家常采用簡易的一次性模具。
一次性模具常采用石膏、膠合板等材料直接做成生產(chǎn)用陰模。
(1)石膏模
將放樣后的樣板(肋骨)架設(shè)好后,用建筑材料填充造型,僅表面留20mm左右石膏層厚度即可。為增加石膏強(qiáng)度,可添加少量水泥一起調(diào)制石膏漿,抹于陰模表層,并用木工工具刨削砂磨加工,使之符合線型要求,待干燥至一定程度,表面再作封孔處理,然后再作油漆、水磨,直到表面符合要求為止。
(2)膠合板模
制作方法前期同上述,但所用模面材料為膠合板或人造纖維板,用釘釘于骨架上。在雙曲面等曲率變化大的部位,可將膠合板裁成較窄的板條,使適合線型變化。應(yīng)注意釘頭要嵌入板內(nèi),板的接縫應(yīng)留有一定間隙,通過原子灰嵌批修平后,表面不留釘頭和拼縫痕跡。然后將表面按造模要求做光即可
(3)復(fù)合模
也即玻璃加強(qiáng)模。若船艇生產(chǎn)數(shù)量為2 ~3條,為節(jié)省費(fèi)用,可在一次性模具表面制作一層玻璃鋼,厚度視基層材質(zhì)情況,通常約1mm。同樣需將表面做光。這種加強(qiáng)模在產(chǎn)品脫模后能保持完整,不易損壞,還可再次生產(chǎn)。但上脫模材料必須認(rèn)真細(xì)致,以確保脫模效果。
(4)一體性模具
所謂一體,是指玻璃鋼船體在模具上成型后,模具表面的玻璃鋼層即成為船體的表面層,脫模后僅剩下模具骨架,因此,這種成型工藝也稱作無模成型法。具體做法與膠合板模類似,但模具表面不用人造板,而用較薄的玻璃鋼板(光面在外側(cè))。制作完畢后,玻璃鋼板表面不必做光,不需上脫模材料,而要作表面打磨處理,露出新鮮面,以增加與后續(xù)玻璃鋼的粘結(jié)牢度。模具完成后,在其上直接制作玻璃鋼船體。建造完畢,與模具骨架脫離后,將外表面拼接縫作精心處理后,再用環(huán)氧類樹脂漆作表層裝飾即可。
?11、脫模材料的使用
由于合成樹脂具有較強(qiáng)的粘結(jié)力,為使玻璃鋼產(chǎn)品順利地與模具分離 (包括翻制模具時,模具與原始母模脫離),必須在模具上采取脫模措施,也即是在模具表面施加脫模材料。
脫模材料主要有液體及膏狀的蠟類兩種。上脫模材料的目的是在模具表面形成一層隔離膜,使玻璃鋼產(chǎn)品不與模具相粘連。所形成的膜既要均勻,以確保模具表面原有的光澤度,又要有一定厚度和強(qiáng)度,以使膜層不易被樹脂浸蝕,還要有一定的粘附牢度,不致在作業(yè)時脫落。
在模具上施加脫模材料看似簡單,但也需掌握一定技術(shù),一些單位發(fā)生的產(chǎn)品粘模事故就是上脫模材料不當(dāng)造成的。
脫模材料的使用方法如下:
(1)液體脫模劑(脫模水)
常用的是聚乙烯醇或聚丙烯酰胺的溶液,還有可多次使用的半永久性 溶劑型脫模劑。
要求是形成的膜薄而均勻。常用揩擦法涂布,即用軟質(zhì)泡沫塑料(海棉)包裹在很薄的絲織物中(可用廢棄的卡普隆絲襪筒),蘸取脫模劑后,擰去太多的脫模劑,使含量適當(dāng),然后以揩擦方法將脫模劑均勻涂布于模具表面,注意切勿漏涂。待脫模劑干燥后,才能開始膠衣層施工。
半永久性脫模劑還可采用噴涂法涂布。
(2)固體脫模蠟
最好使用專用的玻璃鋼脫模蠟。使用方法是:用紗布包一定量的脫模蠟,涂布于模具表面,待蠟中的低分子成份揮發(fā)后(通常要十幾分鐘,環(huán)境溫度低時要適當(dāng)延長),再用干凈紗布或軟毛巾用力揩擦,使之發(fā)出光亮。新模具或重新水磨拋光的模具必須打蠟5遍,用已經(jīng)一直使用模具打一遍即可, 進(jìn)口的玻璃鋼專用脫模蠟可連續(xù)生產(chǎn)多只產(chǎn)品,但一定要保持蠟面潔凈,不受污染。
(3)擦脫模蠟的要領(lǐng):
①揩擦?xí)r一定要用力,使形成的蠟?zāi)づc模具結(jié)合牢固,并使蠟?zāi)ず穸染鶆颉?/p>
②必須使蠟中低分子物揮發(fā)后再揩擦,使形成的蠟?zāi)?jiān)韌。
③打完一遍蠟后,一定要間隔2小時,使蠟?zāi)そY(jié)硬,形成一定厚度。通過上蠟遍數(shù)的增加,蠟?zāi)ず穸纫搽S之增加,方能起到很好的脫模作用。一些單位習(xí)慣于隨涂隨擦,一遍接一遍,中間無間隔的做法無助于蠟?zāi)ず穸鹊脑黾樱y以確保脫模效果。
擦脫模蠟一定要掌握上述要領(lǐng),切勿圖快、搶時間而草率從事。還須注意打脫模蠟時使用的紗布、軟毛巾應(yīng)是潔凈的,及時清洗,不作他用,防止污染其他化學(xué)物質(zhì)。
模具采取脫模措施是一道重要的工序,切勿輕視,一定要認(rèn)真按作業(yè)要求做,才會取得好的脫模效果。
?12、膠衣層制作
玻璃鋼船艇表面設(shè)置膠衣層,相當(dāng)于鋼船外表的油漆,起美化和防老化作用。
在模具上制作膠衣層時應(yīng)注意兩點(diǎn):一是膠衣樹脂涂布要均勻;二是厚度控制在0.35mm(制作模具時因表面要水磨、拋光,厚度要適當(dāng)增加,最厚可達(dá)0.8mm)。太薄易磨損,起不到美化和防老化作用,過厚則降低韌性,易在受力時產(chǎn)生裂紋等弊病。
膠衣層施工方法有二種:一是手工涂刷,另一是機(jī)械噴涂。手工涂刷使用厚度較薄的、根部膠牢的專用刷帚(俗稱玻璃鋼刷帚,實(shí)為膠衣刷帚,玻璃鋼原材料商店有售),醮取調(diào)配好的膠衣樹脂涂布于模具上。機(jī)械噴涂則有專用的噴槍及噴涂機(jī)。現(xiàn)介紹施工要領(lǐng)如下。
(1)手工涂刷要點(diǎn)
①涂布時要施加一定力量,使膠衣樹脂緊密地貼合在模具表面,不夾留空氣,以免留下氣泡、針孔等表層空隙,形成表面疵病。
②涂布后要用刷帚來回拉刷,使膠衣層厚度盡量均勻。
③膠衣層應(yīng)分兩次涂刷,使厚度更為均勻。涂時以第一遍為主,厚度超過一半以上;第二遍僅起補(bǔ)勻作用。
④涂第二遍時,一定要待第一遍膠衣樹脂固化程度較好時再進(jìn)行,可避免皺皮等弊病;同理,待第二遍膠衣樹脂固化到確當(dāng)程度后,才可進(jìn)行玻璃鋼層施工。
⑤為使膠衣層厚度達(dá)到控制范圍,可按模具展開面積計(jì)算用量。以膠衣層厚度0.4mm為例,每平方米模具面積膠衣樹脂用量為:0.4mmx 1.2kg =0.48kg
加上損耗等因素,可按0.5kg/㎡備料(1.2為每毫米厚膠衣層用膠衣樹脂量)。
⑥在陰角等部位涂布膠衣樹脂時切勿過厚,以免因固化時收縮過大而局部脫離模具。
(2)機(jī)械噴涂要點(diǎn)
①必須使用噴涂專用的膠衣樹脂,粘度較手工涂刷的小,觸變指數(shù)為57(如使用手工涂刷膠衣樹脂噴涂,必須添加5%的苯乙烯調(diào)節(jié)粘度)。
②壓縮空氣壓通常在3 ~7巴范圍,可根據(jù)設(shè)備要求調(diào)節(jié)。
③噴嘴孔徑為0.35 ~0.5mm。
④噴口距離模具300 ~ 400mm,過近易沖濺,過遠(yuǎn)則飛散。
⑤壓力與噴嘴孔徑、噴射效率可通過試驗(yàn)調(diào)節(jié)。通常噴射效率以700 ~800g/min為宜,如用0. 37mm孔徑噴嘴,風(fēng)壓達(dá)5巴即可達(dá)上述噴射效率。
⑥噴涂時平面上以水平方向移動為主,每行間必須疊交約50mm,以使厚度均勻,船艇艏艉等陰角部位應(yīng)先水平向噴涂兩側(cè),再豎向噴涂陰角處。
⑦噴畢檢査,發(fā)現(xiàn)較薄處再補(bǔ)噴。
⑧膠凝時間不宜過快過慢,根據(jù)模具面積大小控制在15~30分左右。
⑨噴槍應(yīng)及時用丙酮清洗干凈,防止噴口堵塞。
(3)裝飾線條制作
一些船艇舷側(cè)常設(shè)計(jì)有裝飾線條,制作方法是:
在膠衣層施工之前,先在模具的裝飾線條位置(可事先在模具表面作出表記)四周用與模具不同色澤的塑料膠帶粘貼,僅剩下線條位置,用手工涂刷方法把調(diào)配好的帶色膠衣樹脂涂布上去,待膠衣樹脂膠凝到合適程度時, 撕去塑料膠帶,再涂刷或噴涂船艇表面的膠衣樹脂。
對船艇外表的船名、單位名、單位標(biāo)記、水線標(biāo)記的制作,有以下幾種方法:
①同裝飾線條做法;
②在裝飾店定做用自粘膠貼制作的字或圖案,撕下底紙,粘貼于設(shè)定位置,能防水防潮,十分牢固。
③有些單位標(biāo)記還可專門制作成玻璃鋼標(biāo)船艇上層設(shè)定位置。
目前以第②種方法為多。
(4)加強(qiáng)膠衣層效果
要使船艇膠衣層起到美化作用,必須注意以下幾方面:
①模具表面要具有高的平順度和光潔度;
②膠衣層制作必須認(rèn)真、精心、確保均勻一致,厚度適宜;
③高檔次船艇在膠衣層后應(yīng)做表面氈層,用2?3層表面氈;
④在膠衣層后制作的玻璃鋼層一定要襯色(包括表面氈層),即在所用的樹脂中調(diào)人一定量的顏料糊(也叫色漿),顏色可與膠衣層相同,或用更深的色澤。其作用是改善玻璃鋼的半透明性,使膠衣色澤勻度效果更好。襯色層的厚度應(yīng)不小于1mm。
⑤膠衣樹脂還可添加珠光、熒光、金屬箔料等材料,增加外觀的美感。