在復(fù)合材料工業(yè)中，膨脹芯模成型技術(shù)作為一種創(chuàng)新且高效的制造工藝，正逐漸受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。該技術(shù)利用硅橡膠芯模在高溫下的熱膨脹特性，對復(fù)合材料進(jìn)行加壓固化，不僅實現(xiàn)了零件的輕量化與高強度，還顯著提升了生產(chǎn)效率和材料利用率。本文將從膨脹芯模成型的基本原理、工藝過程、材料選擇及實際應(yīng)用等方面，深入探討這一靈巧工藝。

膨脹芯模成型基本原理

膨脹芯模成型，又稱熱脹法或熱膨脹模塑成型，是一種基于材料熱膨脹特性的復(fù)合材料成型技術(shù)。其核心在于利用線脹系數(shù)較大的硅橡膠作為芯模材料，置于剛性陰模之中，復(fù)合材料預(yù)浸料則放置于芯模與陰模之間。當(dāng)整個模具系統(tǒng)被加熱時，硅橡膠芯模因溫度升高而發(fā)生體積膨脹，但由于陰模的剛性限制，膨脹的硅橡膠芯模會對周圍的復(fù)合材料施加壓力，從而實現(xiàn)復(fù)合材料的加壓固化。這一過程中，無需額外的外壓源，如壓力袋或熱壓罐，降低了設(shè)備成本，簡化了工藝流程。

膨脹芯模成型制

工藝過程詳解

膨脹芯模成型工藝主要包括以下四個關(guān)鍵階段：

1. 自由膨脹段：在此階段，硅橡膠芯模受熱開始膨脹，首先填充模具內(nèi)部的工藝間隙，即設(shè)計預(yù)留的空間，以確保后續(xù)加壓過程的順利進(jìn)行。這一步驟對于控制最終產(chǎn)品的尺寸精度至關(guān)重要。

2. 初始加壓段：隨著溫度的進(jìn)一步升高，硅橡膠芯模繼續(xù)膨脹，逐漸擠壓周圍的復(fù)合材料疊層，直至達(dá)到設(shè)計所需的尺寸和形狀。此階段產(chǎn)生的壓力均勻分布于復(fù)合材料各層之間，有助于消除氣泡和缺陷，提高制品質(zhì)量。

3. 恒壓段：在達(dá)到設(shè)定溫度后，進(jìn)入恒溫固化階段。此時，硅橡膠芯模保持膨脹體積不變，壓力恒定，復(fù)合材料在持續(xù)的壓力和溫度下逐漸固化。這一階段是復(fù)合材料性能形成的關(guān)鍵時期，需要嚴(yán)格控制溫度和時間參數(shù)。

4. 降溫降壓段：隨著模具溫度的逐漸降低，硅橡膠芯模迅速收縮，對復(fù)合材料的壓力也隨之減小。此時，復(fù)合材料已基本固化成型，具備所需的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)特征。降溫過程需緩慢進(jìn)行，以避免因溫度變化過快導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生和制品變形。

材料選擇與特性

在膨脹芯模成型技術(shù)中，硅橡膠芯模的選擇至關(guān)重要。宏圖硅膠廠牌HT-XW9835和HT-TX9830雙組份特調(diào)液體硅橡膠因其優(yōu)異的性能而備受青睞。這些硅橡膠具有低粘度、高流動性、良好的澆注性能和硫化穩(wěn)定性，能夠在硫化過程中不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物，無腐蝕作用。同時，它們還具有優(yōu)異的耐高溫性能（最高可達(dá)350℃），在高溫高壓下永久變形小，回彈性好，非常適合作為膨脹芯模材料使用。

實際應(yīng)用與優(yōu)勢

膨脹芯模成型技術(shù)在航空航天、汽車制造、船舶工業(yè)及體育器材等多個領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。