复合材料成型模具气密检测技术分析

朱彬涛

摘 要：模具的气密性决定着以模具所生产零件的质量。伴随着材料及成型技术的发展，复合材料以其高性能受到了广泛关注，而模具的好坏与复合材料零件的质量具有直接关系。由此，本文主要针对当前复合材料在高温高压下进行气密性检测后，发现其中存在气密性检测结果不稳定且整体合格率较低的问题，并由此展开了改进传统复合材料成型模具气密性检测技术的方法探究。

关键词：复合材料;模具;气密检测

引言：作为一种新型材料，复合材料具有抗拉抗压性能好、耐热、耐疲劳耐腐蚀等特点，目前已经被运用于高端领域，如航空航天中飞机、卫星的制造之中，弥补了传统材料性能的不足。在复合材料零件的生产中，热压罐成型技术具有操作灵活简便、工艺优良、复合材料成型质量好等优点，由此被广泛应用。热压罐成型技术对于模具气密性的要求较高，如果模具的气密性存在问题，则势必会影响零件的质量。因此，相关人员必须保证模具在热压罐内经过数百次高温、高压后漏气量处于合理区间。本文由此對复合材料成型模具气密性检测技术分析，并提出了优化措施。

1复合型材料成型模具的介绍

复合材料成型模具一般为多框架结构，其主要由单侧或双侧的面板、基本框架及其他辅助附件组成。复合材料成型模具的制造过程为：先制作出框架，而后将模型表面的薄钢板进行加工，而后加压点焊，完全成型，而后把模型表面与框架焊接在一起。可以说，在整个复合材料成型模具的制作过程中，各个环节、各种工艺若存在问题，则都可能导致模具的气密性不好，尤其是焊接工艺不佳导致模型漏气的问题频发。

就目前而言，国内采用的复合材料成型模具气密性的检测方法主要有以下几种：静态升压检测、铺层固化检测、超声波检测、着色渗透检测、氮质谱检测等。其中，静态升压检测法能够很好地满足室温、高温及高压等条件下的复合材料成型模具的气密性检测。使用静态升压法进行的大量的复合材料成型模具气密性检测的结果表明，该方法检测结果的重复性与稳定性较差，由此不能获得全面判断检测结果的准确性。

2静态升压法复合材料成型模具气密检测原理

2.1静态升压气密检测原理

过静态升压对复合材料成型模具进行气密性检测按照如下流程：第一，在检测区域内打开真空袋，并且利用腻子条对真空袋进行密封，并使其处于气密检测区域内;第二，在对复合材料成型模具进行常温与常压下的气密性检测合格后，将其置于热压罐内;第三，对热压罐内进行抽真空、加压、升温一系列操作，最终保持一定时间的恒温，停止抽真空，观察真空度的下降。同时，鉴于复合材料成型模具自身存在放气、漏气现象，因此其被检测区域的压强会随着时间的延续而升高，此时通过真空度测量仪就可对其模具的压强与温度的关系进行测量，并且由此绘制出P（压强）—t（温度）关系曲线（如图1所示），根据该曲线对模具是否漏气进行判断，以此确定复合材料成型模具的气密性是否合格。具体的判断方法如下：

图1 复合材料成型模具气密检测的P（压强）—t（温度）关系曲线

首先，若真空度A为直线，则说明模具检测中既不存在漏气现象，同时也不存在放气现象，由此说明复合材料成型模具的气密性合格;其次，若真空度曲线为B，其在迅速上升了一定时间后趋于稳定，则说明复合材料成型模具在检测时存在放气，同时不存在漏气，放气率先随着真空度的升高而急速增大，而后趋于平衡;第三，直线C的真空度以特定的斜率持续上升，则说明复合材料不存在放气现象，但是存在着漏气现象;第四，曲线D的真空度先以较大斜率上升，而后斜率逐步变缓，则说明该复合材料成型模具即存在放气现象，同时也存在漏气现象，可以将曲线D看作为直线A与曲线B的叠加结果。

2.2复合材料成型模具气密性检测的静态升压法分析

通过静态生升压法在复合材料成型模具气密性检测中的原理分析，可知漏气、放气是造成复合材料成型模具气密性问题的两大方面。具体而言，复合材料成型模具的放气是指由于模具本身的材料在高温。高压下具有不稳定性，因此将其置于热压罐中，就会放出其原来包含的气体或者因材料发生不明显反应所产生的气体;复合材料成型模具的漏气则是指由于制造模具的材料或者制造工艺如焊接、滚压等工艺流程不过关，就会造成模具原本应当密封的部位出现漏气。对于复合材料而言，其不可能具有绝对的气密性，即一定程度且未超过规定范围的漏气是合理的，而当漏气超过规定范围后则会就无法保证零件的质量。

3复合材料成型模具气密检测技术改进

3.1复合材料成型模具的漏气原因

首先，复合材料自身具有溶解、吸附一些气体的特性;其次，当复合材料处于高温高压及其他特定的环境中，其自身会在极小程度上发生分解时也可能有少量气体的产生;其次，在复合材料成型模具的制造中，采取了焊接、滚压及其他多种工艺，每道工序都可能由于技术不到位而使得模具上存在漏气点，这些漏气点置于高压、高温的环境中时，则漏气现象更为明显。

3.2静态升压法下复合材料成型模具气密检测技术的改进

相较于传统方法而言，使用“自包袋”式的静态升压法检测复合材料成型模具气密性的合格率更高且更能够有效保证气密检测结果的准确。该方法是将纸袋薄膜的四周粘贴腻子条，并且在中间放入透气毡并将其对折粘牢，而后连接真空及检测真空接头并施以高温高压。使用改进方法的复合材料成型模具气密检测合格率超过了80%，比传统方法的检测准确率更高。

4结语

综上所述，静态升压法是复合材料成型模具检测的有效方法，但传统方法检测结果的重复性、稳定性较差。本文对该方法进行了优化，提出了一种改进后的复合材料成型模具气密检测的方法，对复合材料的生产具有一定的参考价值。

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