一种模塑工件的方法，包括： ａ．将第一和第二刚性中空模具部件以相互对置并隔开的方式布置； ｂ．在连接在所述第一中空模具部件一侧上的第一半刚性膜和连接在所述第二中空模具部件一侧上并与所述第一半刚性膜相邻的第二半刚性膜之间限定出一模腔，从而当所述第一和第二中空模具部件闭合在一起来模塑工件时，所述第一和第二半刚性膜彼此对置，以在它们之间形成所述模腔； ｃ．将基本上不可压缩的支撑流体充入所述第一和第二刚性中空模具部件，从而在所述模腔内产生的模塑压力从所述第一和第二半刚性膜传递给所述第一和第二刚性中空模具部件； ｄ．通过一个与所述第一和第二刚性中空模具部件流体相通的膨胀腔调节支撑流体的热膨胀； ｅ．将模塑流体注入所述模腔，以生产出模塑工件； ｆ．监测所述注入模塑流体的流速； ｇ．检测指示所述模腔正在充入所述模塑流体的至少一个参数； ｈ．根据所述至少一个参数控制所述流速；以及 其中，还包括在将模塑流体注入所述模腔期间使所述刚性中空模具部件与所述膨胀腔隔离。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及注射模塑工件的制造。这种工件可以由聚合物热固性树脂模塑而成，也可以是复合工件，该工件是在固化的树脂基体内具有纤维增强网格的工件。更具体地说，本专利技术涉及注射模塑这种聚合物和复合工件的方法。
技术介绍
反应注射模塑和树脂转移模塑是这样一种工艺，其中干纤维增强层(预成型坯)被放入到模腔内，该模腔的表面限定了将制造的工件的最终外形，于是可流动树脂在压力的作用下被注入或吸入模具空腔(模腔)，从而制造出该工件，或者饱和/湿润纤维增强预成型坯。当浸透了树脂的预成型坯在模腔内固化后，从模具中取出已完成的工件。现有技术披露了一种注射模塑设备，它包括一对具有模塑表面的互补或“相配”的工具，每个工具由例如与要结合使用的树脂呈相对惰性的刚性金属加工而成。这种相配的金属模具制造成本昂贵，并且只限于给定设计的单个工件的制造。另外，即使对要制造的工件的所需外形作轻微的改变，也必须加工出全部的新替代工具。另外，这种已知的金属工具一般具有很大的热质量，这在模具热量偏离所要求的加工温度时愈加会产生问题。相应的，这种工具通常设有内部加热和/或冷却管或通道的整体系统，外界提供的热/冷流体可以通过它们而进行循环。但是，对于这些现有技术的设计，热/冷通道相对于工具表面来设置，从而在它们之间留下约2英寸(5厘米)的最小空间，来确保所得到的工件将没有热和冷线或带，这些线或带在树脂的固化过程中会因为不同的加热/冷却速度而在工件中产生。而该最小的空间又内在地限制了这些现有技术的工具在注射模塑过程中准确控制温度的能力，特别是在这些过程放热时。在制造可变厚度的工件时，假设该工件的较厚部分会较早聚合，并易于达到比其较薄的部分更高的温度，这时模腔的温度控制也成为一个问题。因此，这种相配的金属工具必须周期性地停止足够的时间，以使该模具冷却至可接受的操作温度，所以使用这种工具明显提高了工件的制造成本。为了提供改善的温度控制，同时易于从模塑设备中取出完成的工件，现有技术披露了一种改进的模塑设备，其中一个模具表面被由例如橡胶形成的柔性膜来限定。另一个模具表面仍然由刚性导热金属工具限定，其后面有加压流体例如蒸汽，因此固化热被传递给模腔，用于吸热模塑操作。不幸的是，对于这种吸热过程，只加热模腔的一侧会限制表面加工的灵活性以及所得到的工件的其它性能，并且还限制了树脂固化可能被加速的程度。另外，在放热过程中使用这种模塑设备时，所产生的热加速了该柔性模具表面的损坏，因此妨碍了工具的长期使用。并且这种模塑设备通常需要在注入树脂之前对模腔抽真空，这使得这种模塑设备的使用和维护更加复杂，并且使得采用这种设备的工艺更加费时和昂贵。另外，在闭合式模塑中应用的工具一般由昂贵的材料例如铝金属、复合物或合金等加工或浇铸而成。这种工具会有许多问题，例如高的工具成本、15-52周的较长交付时间、难以或基本不能进行改变以及高的维修或翻新成本。因此需要一种工具相配的注射模塑设备，其与已知的刚性或柔性工具相比具有制造更容易并且成本更低的可替换模具表面，同时还在吸热和放热过程中都可提供改善的温度控制，从而以低的生产周期提供质量改善的工件。
技术实现思路
在本专利技术的方法中，采用一对模具部件，其中每个模具部件本身包括刚性外壳和可移动地安装在该外壳上而在其中限定了密封腔室的半刚性膜。限定了模塑表面的每个模具部件的膜优选地由廉价的复合材料例如纤维增强塑料或其它适合材料构成；并且根据本专利技术，每个模具部件的膜可以选择不同的膜材料和/或特性。在本专利技术的实践中，将模塑流体注入任何由模塑部件形成的模腔中。以受到监测且受到控制的流速将模塑流体导入该模腔中。在将模塑流体注入模腔期间和之后，对指示所述模腔正在被充入的至少一个参数进行监测。另外，保持并控制对应于上述参数的流速。为此目的而可以被监测的参数包括注入模塑流体的压力、在至少一个模具部件中的压力、模塑流体进入模腔中的特定部分的情况。此外，对模塑流体的监测功能可以通过监测出第一和第二模具部件之间的线性位移或通过检测出模塑流体穿过这些部件前进或进入模腔的不同部分的流动的前沿进行。当两个模具部件通过使它们各自的模塑表面相对置而装配起来时，就限定了一个将在其中制造所需工件的模腔。因此，在本专利技术中，可以通过改变或替换其中的一个或两个低成本膜的方式来很容易地改变工件形状。另外，在本专利技术中，给定的模具部件外壳可以配备有宽范围内的各种较为廉价的用于制造具有各种形状、尺寸和特性的复合工件的复合膜，因此与现有技术相比极大的降低了工具成本。模具部件外壳的尺寸限定了工作包络面，在该包络面内可以采用各种不同外形的膜。可以采用任何被设计用于装设在工作包络面尺寸内的结构，而不需要更换模具部件外壳。根据本专利技术，不可压缩的流体被注入并充满每个模具部件的腔室，从而它们各自的膜被支撑，从而确保了所完成的工件的正确尺寸，同时在树脂注入过程中允许轻微的尺寸变化，从而使该膜的任何注入压力负载均匀地分配在其整个表面上。后一个特征在树脂注入步骤中出现注入压力峰值时具有特别的优点。另一个优点是，在树脂注入过程中膜的轻微尺寸变化被认为能改善或增强树脂穿过模腔的流动。与模具部件的一个或两个腔流体相通的膨胀腔被用于在树脂注入膜之前调节支撑膜的流体的热膨胀，随后固化所加工的工件，并具有一个阀，用于在树脂注入和固化过程使该腔与膨胀腔隔开。根据本专利技术的另一个特征，支撑流体本身优选是导热的；该模塑设备还包括与模具部件中的一个或两个内的支撑流体热交换的装置，用于调整支撑流体的温度。例如，在优选的实施例中，温度调整装置包括在每个腔内延伸的线圈系统和常规设计的外部加热装置/冷却装置单元，该单元被连接在该线圈系统上，并用来使以预定的温度从中通过的温度控制流体循环流动。这样，可以精密地调节支撑流体的温度以及相关的每个模具部件的模具表面的温度，从而能够改善所完成的工件的特性和/或改善工艺参数(例如时间和温度)的控制。Swenor等人的美国专利No.5,518,388披露了一种树脂转移模塑工艺和设备，其中模塑流体被泵送并通过监测泵送速率和泵送循环来控制。采用这种技术，能够确定出在树脂容器和模具之间从泵中转移到模具中的模塑流体的量，以便进行控制。McCollum等人的PCT专利申请WO 98/12034(美国专利No.5,971,742)披露了一种用于模塑复合工件的设备。该设备包括流体支撑的模塑部件，它具有能够提供快速的生产率的精确模塑结构。本专利技术的其它细节、目的和优点将在以下优选实施例的详细描述和附图中变得更清楚。附图说明通过结合附图阅读以下的详细说明可以获得对本专利技术的更全面的了解，其中图1为根据本专利技术的注射模塑设备的局部分解轴测图；图2为在将上模具部件装配到下模具部件上之后沿着经过直线II-II的垂直平面剖开的在图1中所示的设备的剖视图。图3为类似于图1的注射模塑设备的另一个实施例的局部分解轴测图，但是它还包括用于提供反馈以优化模塑工艺的装置。图4为图1中的设备的一个实施例的分解透视图，显示出用于模塑一艇身。图5为与图2类似的在图4中所示的完全装配好的模塑设备的剖视图。图6为在图4中所示的设备的简化示意图，显示出膜的可互换性。图7显示出浇口组合式隔板装配件的优选实施例。具体实施例方式参照图1，本专利技术用于模塑复合工件的典型设备本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·P·麦科勒姆，吉恩·E·基里拉二世，
申请(专利权)人：VEC技术公司，
类型：发明
国别省市：
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