復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件是一種新型材料，在市場上已經(jīng)開始逐步替代傳統(tǒng)材料，逐漸的被廣大客戶所接受，并廣泛應(yīng)用。那么，為何復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件在市場上能收到如此之大的歡迎呢？西安拓飛復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件有限公司今天就和您從復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具開始，探討一下為何復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件為何在市場上受到這么大的歡迎。

熱膨脹性能匹配

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具最大優(yōu)點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)小，且與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)比較相匹配，從而可以獲得外形準(zhǔn)確性和尺寸精度符合設(shè)計要求的構(gòu)件。為了更深入地認(rèn)識模具材料的熱膨脹性能對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件質(zhì)量的影響，首先分析在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件固化成型過程中，模具與構(gòu)件之間相互關(guān)系發(fā)生變化的過程：開始加熱時，隨著溫度的升高，模具受熱膨脹，其尺寸跟著增大，這時的構(gòu)件坯料還是軟的，所以它也跟著模具一起增大；繼續(xù)升溫，在樹脂體系的凝膠溫度下，受熱膨脹的模具與構(gòu)件坯料具有相同的尺寸，這時的樹脂體系只有部分固化，性能還比較低；當(dāng)加熱到最后的固化溫度時，模具和半固化的構(gòu)件坯料以各自的熱膨脹率膨脹，如果它們的熱膨脹率不同，構(gòu)件中將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；在保溫階段，構(gòu)件在已經(jīng)膨脹到最大尺寸的模具中得到進(jìn)一步固化；保溫結(jié)束后，從固化溫度開始冷卻至室溫的過程中，模具和構(gòu)件都以各自的收縮率收縮。如果它們的收縮率不同，構(gòu)件的最后尺寸將與模具的尺寸不同。

從以上固化過程模具與構(gòu)件坯料之間關(guān)系的變化可以清楚地看出，當(dāng)模具與構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)之間存在差異時，將直接影響構(gòu)件的外形準(zhǔn)確性、尺寸精度和內(nèi)部質(zhì)量，實際生產(chǎn)中得到的數(shù)據(jù)清楚地說明了這一點(diǎn)。表1為長度為7m的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件在200℃成型時，幾種常用模具材料受熱膨脹的尺寸增長數(shù)據(jù)。顯然，在選擇復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件成型模具的材料時，熱膨脹系數(shù)是必須考慮的首要因素，而且尺寸越大的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件越是應(yīng)該選擇熱膨脹性能相匹配的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具。據(jù)報導(dǎo)，長達(dá)18m的Delta-Ⅲ型運(yùn)載火箭整流罩成型時，就是用了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具才保證了其要求非常高的外形準(zhǔn)確性和尺寸精度。

在常用的模具材料中，鋁合金的熱膨脹系數(shù)最大。而INVAR合金的熱膨脹性能與碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件比較相近。由于INVAR合金的熱膨脹系數(shù)很小，用它制作的成型模具與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件的熱膨脹性能相匹配，而且使用壽命長，是最具有競爭力的一種模具材料，也是在歐美國家用得比較多的一種模具材料，特別是以聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺等高溫樹脂為基體的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件多半采用這種材料制作的模具進(jìn)行成型制造。INVAR合金的主要問題是加工比較困難，而且價格昂貴。

密度小

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的密度比較小，用其制造的模具質(zhì)量比較輕。由于碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件具有高強(qiáng)度、高模量和低密度等特點(diǎn)（見表2），所以用它制作的模具成型面厚度可以做得很薄，一般只有6mm左右，最厚不會超過9mm。因此即使是大型復(fù)雜的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具，其重量也非常輕，易于搬運(yùn)，方便使用。曾有報導(dǎo)，歐洲空中客車公司的A320飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件垂直尾翼原計劃采用低碳鋼制作其成型模具，但經(jīng)過設(shè)計計算，鋼模具太重，超過了德國MBB公司當(dāng)時的熱壓罐和起吊設(shè)備的承受能力，后來改用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具，不但很好地解決了模具重量問題，而且高質(zhì)量地制造出當(dāng)時全球最大的民用客機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件。

與金屬模具對比，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件更輕。隨著復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件越來越大，金屬模具過重問題給加工廠帶來了新的挑戰(zhàn)。因此，許多制造商轉(zhuǎn)而采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具以降低質(zhì)量，同時避免較高的鎳鋼加工成本。在材料技術(shù)日新月異的今天，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具在不久的將來就可能替代相當(dāng)部分的金屬模具成型大型制件。

熱容小

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具加熱固化時所需熱量比較小。碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的比熱容一般大于金屬材料（見表3）。由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具的質(zhì)量比金屬材料要輕，特別是比碳鋼和INVAR鋼模具要輕得多，因此在固化成型加熱時，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具所需要的熱量遠(yuǎn)小于INVAR合金等金屬材料模具，它可以按要求以比較快的升溫速度進(jìn)行加熱固化，可以在較短的固化周期內(nèi)完成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件構(gòu)件的固化成型，從而可以節(jié)約能源和工時，降低制造成本。

可修復(fù)性好

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具具有較好的可修復(fù)性。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具一旦損壞(如沖擊損傷、真空泄漏、表面劃傷等)，能在較短的時間內(nèi)、以較低的成本修復(fù)好。而金屬模具受損斷裂或變形后，一般很難修復(fù)。

制造成本相對較低

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具的制造成本比鋼模具和鋁合金模具還是要高得多，但是比起INVAR合金模具則要低一些，特別是模具的形狀比較復(fù)雜和需要的模具數(shù)量比較多時，其成本會更加低。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具是在母模上成型出來的，而且一個母?？梢猿尚投鄠€模具。母模的制造成本基本上與模具的成本相當(dāng)，但它的成本是非重復(fù)成本，一次性投入制造出母模之后，生產(chǎn)的模具數(shù)量越多，分?jǐn)傇诿總€模具上的母模制造費(fèi)用就越少，所以每個模具的制造成本就越低。

低溫固化高溫使用

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件模具預(yù)浸料具有低溫固化高溫使用的特點(diǎn)。目前的模具預(yù)浸料一般可以在60℃甚至更低的溫度下進(jìn)行固化，脫離母模后，模具呈自由狀態(tài)下進(jìn)行后固化后可以在高溫下使用。模具預(yù)浸料可在低溫下完成固化這一特點(diǎn)拓寬了母模材料的可選擇范圍，使得一些價格低廉的材料，如石膏、木材等也可以用于母模的制造，從而降低母模的造價。

其實復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料是一種必然趨勢，更新?lián)Q代無論在哪個行業(yè)都是常態(tài)。西安拓飛復(fù)合材料有限公司專業(yè)生產(chǎn)西安復(fù)合材料構(gòu)件，歡迎您來我公司選購！