復合材料成型模具氣密檢測技術分析

朱彬濤

摘 要：模具的氣密性決定著以模具所生產零件的質量。伴隨著材料及成型技術的發展，復合材料以其高性能受到了廣泛關注，而模具的好壞與復合材料零件的質量具有直接關系。由此，本文主要針對當前復合材料在高溫高壓下進行氣密性檢測后，發現其中存在氣密性檢測結果不穩定且整體合格率較低的問題，并由此展開了改進傳統復合材料成型模具氣密性檢測技術的方法探究。

關鍵詞：復合材料;模具;氣密檢測

引言：作為一種新型材料，復合材料具有抗拉抗壓性能好、耐熱、耐疲勞耐腐蝕等特點，目前已經被運用于高端領域，如航空航天中飛機、衛星的制造之中，彌補了傳統材料性能的不足。在復合材料零件的生產中，熱壓罐成型技術具有操作靈活簡便、工藝優良、復合材料成型質量好等優點，由此被廣泛應用。熱壓罐成型技術對于模具氣密性的要求較高，如果模具的氣密性存在問題，則勢必會影響零件的質量。因此，相關人員必須保證模具在熱壓罐內經過數百次高溫、高壓后漏氣量處于合理區間。本文由此對復合材料成型模具氣密性檢測技術分析，并提出了優化措施。

1復合型材料成型模具的介紹

復合材料成型模具一般為多框架結構，其主要由單側或雙側的面板、基本框架及其他輔助附件組成。復合材料成型模具的制造過程為：先制作出框架，而后將模型表面的薄鋼板進行加工，而后加壓點焊，完全成型，而后把模型表面與框架焊接在一起。可以說，在整個復合材料成型模具的制作過程中，各個環節、各種工藝若存在問題，則都可能導致模具的氣密性不好，尤其是焊接工藝不佳導致模型漏氣的問題頻發。

就目前而言，國內采用的復合材料成型模具氣密性的檢測方法主要有以下幾種：靜態升壓檢測、鋪層固化檢測、超聲波檢測、著色滲透檢測、氮質譜檢測等。其中，靜態升壓檢測法能夠很好地滿足室溫、高溫及高壓等條件下的復合材料成型模具的氣密性檢測。使用靜態升壓法進行的大量的復合材料成型模具氣密性檢測的結果表明，該方法檢測結果的重復性與穩定性較差，由此不能獲得全面判斷檢測結果的準確性。

2靜態升壓法復合材料成型模具氣密檢測原理

2.1靜態升壓氣密檢測原理

過靜態升壓對復合材料成型模具進行氣密性檢測按照如下流程：第一，在檢測區域內打開真空袋，并且利用膩子條對真空袋進行密封，并使其處于氣密檢測區域內;第二，在對復合材料成型模具進行常溫與常壓下的氣密性檢測合格后，將其置于熱壓罐內;第三，對熱壓罐內進行抽真空、加壓、升溫一系列操作，最終保持一定時間的恒溫，停止抽真空，觀察真空度的下降。同時，鑒于復合材料成型模具自身存在放氣、漏氣現象，因此其被檢測區域的壓強會隨著時間的延續而升高，此時通過真空度測量儀就可對其模具的壓強與溫度的關系進行測量，并且由此繪制出P（壓強）—t（溫度）關系曲線（如圖1所示），根據該曲線對模具是否漏氣進行判斷，以此確定復合材料成型模具的氣密性是否合格。具體的判斷方法如下：

圖1 復合材料成型模具氣密檢測的P（壓強）—t（溫度）關系曲線

首先，若真空度A為直線，則說明模具檢測中既不存在漏氣現象，同時也不存在放氣現象，由此說明復合材料成型模具的氣密性合格;其次，若真空度曲線為B，其在迅速上升了一定時間后趨于穩定，則說明復合材料成型模具在檢測時存在放氣，同時不存在漏氣，放氣率先隨著真空度的升高而急速增大，而后趨于平衡;第三，直線C的真空度以特定的斜率持續上升，則說明復合材料不存在放氣現象，但是存在著漏氣現象;第四，曲線D的真空度先以較大斜率上升，而后斜率逐步變緩，則說明該復合材料成型模具即存在放氣現象，同時也存在漏氣現象，可以將曲線D看作為直線A與曲線B的疊加結果。

2.2復合材料成型模具氣密性檢測的靜態升壓法分析

通過靜態生升壓法在復合材料成型模具氣密性檢測中的原理分析，可知漏氣、放氣是造成復合材料成型模具氣密性問題的兩大方面。具體而言，復合材料成型模具的放氣是指由于模具本身的材料在高溫。高壓下具有不穩定性，因此將其置于熱壓罐中，就會放出其原來包含的氣體或者因材料發生不明顯反應所產生的氣體;復合材料成型模具的漏氣則是指由于制造模具的材料或者制造工藝如焊接、滾壓等工藝流程不過關，就會造成模具原本應當密封的部位出現漏氣。對于復合材料而言，其不可能具有絕對的氣密性，即一定程度且未超過規定范圍的漏氣是合理的，而當漏氣超過規定范圍后則會就無法保證零件的質量。

3復合材料成型模具氣密檢測技術改進

3.1復合材料成型模具的漏氣原因

首先，復合材料自身具有溶解、吸附一些氣體的特性;其次，當復合材料處于高溫高壓及其他特定的環境中，其自身會在極小程度上發生分解時也可能有少量氣體的產生;其次，在復合材料成型模具的制造中，采取了焊接、滾壓及其他多種工藝，每道工序都可能由于技術不到位而使得模具上存在漏氣點，這些漏氣點置于高壓、高溫的環境中時，則漏氣現象更為明顯。

3.2靜態升壓法下復合材料成型模具氣密檢測技術的改進

相較于傳統方法而言，使用“自包袋”式的靜態升壓法檢測復合材料成型模具氣密性的合格率更高且更能夠有效保證氣密檢測結果的準確。該方法是將紙袋薄膜的四周粘貼膩子條，并且在中間放入透氣氈并將其對折粘牢，而后連接真空及檢測真空接頭并施以高溫高壓。使用改進方法的復合材料成型模具氣密檢測合格率超過了80%，比傳統方法的檢測準確率更高。

4結語

綜上所述，靜態升壓法是復合材料成型模具檢測的有效方法，但傳統方法檢測結果的重復性、穩定性較差。本文對該方法進行了優化，提出了一種改進后的復合材料成型模具氣密檢測的方法，對復合材料的生產具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]袁楠，李聰，駱偉興.復合材料成型模具的設計[J].內燃機與配件，2020（03）：122-123.

[2]張勇兵，鄭偉濤.復材模具氣密檢測技術研究[J].纖維復合材料，2019，36（04）：48-52+62.

[3]花蕾蕾，安魯陵，匡海華，鮑益東，趙一鳴.復合材料構件熱壓罐成型模具溫度均勻性分析[J].南京航空航天大學學報，2019，51（03）：357-365.