復(fù)合材料模具多采用碳纖維或玻璃纖維復(fù)合材料制成，模具的熱膨脹系數(shù)與成型構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)大致相匹配，很好地保證了產(chǎn)品尺寸和型面精度，且模具重量輕。缺點(diǎn)是模具的制造工藝復(fù)雜、表面密封性較差、表面硬度較低、與金屬模具相比使用壽命較短，且制造成本高。
 
    整體石墨模具具有熱膨脹系數(shù)低、熱導(dǎo)率高、熱容量低和尺寸穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)主要有升溫慢和易碎，通常需要表面涂層。

    陶瓷模具熱膨脹系數(shù)較低，同時(shí)還是優(yōu)良的絕緣體，但是成本高、難加工、熱導(dǎo)率低、易碎。

    碳泡沫是一種新型復(fù)合材料成型模具材料，其特點(diǎn)包括：（1）與碳纖維復(fù)合材料同屬于碳材料，熱膨脹匹配好，尺寸穩(wěn)定性好；（2）重量輕，適合大尺寸復(fù)合材料構(gòu)件成型；（3）耐高溫，適合復(fù)合材料成型；（4）易于快速成型，易于機(jī)械加工和膠接成型，成本較低；（5）滿足氣密性需要特殊處理；（6）碳泡沫適合制造小批量復(fù)合材料構(gòu)件的成型模具。

    硅橡膠模具是利用硅橡膠受熱膨脹的原理，使壓力通過(guò)硅橡膠傳遞到制件上，達(dá)到對(duì)制件加壓的作用。
丙烯酸酯膠片是通過(guò)將丙烯酸酯做成所需模具的形狀，經(jīng)硫化后即可使用。該模具同硅橡膠模具相同，也是同金屬模具配合使用。若制件的結(jié)構(gòu)尺寸及表面要求較高時(shí)，則需在丙烯酸酯內(nèi)鋪纖維預(yù)浸料或其它加強(qiáng)材料，并且最好用金屬模具硫化，以保證硫化后模具的尺寸穩(wěn)定及表面質(zhì)量。
 

    低熔點(diǎn)合金模具的種類很多，如鉛鋅模、秘錫模、鋅基合金模等，其特點(diǎn)是熔點(diǎn)低、易于制模，其難點(diǎn)在于控制其凝固收縮率。美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制符合生產(chǎn)復(fù)合材料制品的鋅基合金模具。鋅基合金用于復(fù)合材料制件成型模具有突出優(yōu)點(diǎn)，如制模簡(jiǎn)便、制造周期短、生產(chǎn)成本低，并具有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、光潔度、氣密性，使用壽命長(zhǎng)，導(dǎo)熱率高等。美國(guó)在20世紀(jì)80年代研制的Kirksite鋅基合金模具，成功地制成了波音737尾部整流罩等復(fù)合材料大型結(jié)構(gòu)件[9]。

    模具和工裝制造方法

    采用殷鋼包絡(luò)板框架式焊接結(jié)構(gòu)，型面一般采用10 mm厚的殷鋼板焊接。由于型板只有10 mm厚，需要解決漏氣問(wèn)題，減少焊接變形和內(nèi)應(yīng)力，保證模具密封性。

    非金屬模具一般采用多工步完成，用復(fù)合材料制造模具的常規(guī)順序?yàn)椋翰捎檬嘀谱骰鶞?zhǔn)模型，而后進(jìn)行數(shù)控加工；在基準(zhǔn)模型上增加塑膠層；采用濕法鋪貼或預(yù)浸料鋪貼，將石墨/環(huán)氧鋪層或玻璃編織布或碳纖維編織布鋪貼在塑膠面石膏模上，并采用真空烘箱和熱壓罐壓實(shí)技術(shù)制造生產(chǎn)用模具。

    電沉積鎳模具是通過(guò)電沉積方法，在芯模或塑料模具上形成一層可鍍金屬層，然后將芯模等去掉。

    氣相沉積鎳模具是通過(guò)氣相沉積的方法，在聚酰亞胺上沉積一層金屬鎳，如圖8所示。

    金屬噴涂模具含有一層熱噴涂金屬殼，采用一些低成本材料結(jié)構(gòu)作支撐，如木材、石膏或模具蠟。這些模具在簡(jiǎn)單的液壓或氣壓下可以整體加熱，因此能夠提高生產(chǎn)效率，降低能耗成本。

    對(duì)于RTM模具，主要采用數(shù)控加工，其型腔表面的光潔度越高，做出產(chǎn)品的表面質(zhì)量也就越好，產(chǎn)品脫模時(shí)也就更加容易，不過(guò)相應(yīng)的加工費(fèi)用也會(huì)提高。

    結(jié)束語(yǔ)

    近年來(lái)，先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件成型模具和工裝技術(shù)發(fā)展迅速。國(guó)外在自容式模具系統(tǒng)、易變形模具、易溶模芯、以及連續(xù)擠壓成型等模具結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)大量應(yīng)用，并且在殷鋼、碳泡沫、形狀記憶高分子材料等新材料方面和電沉積鎳、氣相沉積鎳等模具制造技術(shù)方面已成熟應(yīng)用，雖然有些技術(shù)我國(guó)已開(kāi)始起步，但應(yīng)用的范圍和成熟度還滿足不了生產(chǎn)需求，急需在這方面加大研發(fā)力度，提升復(fù)合材料模具和工裝技術(shù)水平，為加快型號(hào)研制提供制造基礎(chǔ)技術(shù)保障。