模压成型用于航空复材部件

航空复材零部件要想实现产品一致性，从设计到制造都充满挑战。人工处理使得成品需要进行费钱、耗时的返工加工，尤其是复杂的层状材料，例如碳纤维复合材料（CFRP）。但是使用正确的复合材料生产技术将减少单个零部件内部的变化，以及同一批次不同零部件之间的变化。

Greenerd Press & Machine Co公司的机械工程师Mike Josefiak说：“新的模压成型机器提供的良好工艺控制可以提高产品质量，并让制造商能更深入地了解工艺。”航空业越来越多地转向使用轻质、难加工的复合材料，Josefiak为我们介绍了模压成型技术如何提高零件的一致性。

模压成型使用温度和压力来成型、固化和/或粘合零部件。该材料可以是浸渍有热固性树脂的织物、部分固化的橡胶、模塑料——团状模塑料（BMC）或片状模塑料（SMC），或是可以用于加压加热循环的其它材料。

航空应用对更高强度重量比的需求使其成为复合材料的选择。模压成型生产的零部件可以取代飞机中的铝制部件，为现代飞机带来了重量和成本的节约。

在要求更严格的应用中，例如为A320neo和737 MAX提供动力的CFM LEAP发动机，其中的复材风扇叶片采用模压成型工艺制造。能降低燃料消耗的大涵道比具有更大的叶片尺寸。这些较长的叶片必须具有灵活性和强度，能够抵抗飞机与鸟群相撞事故，并最大可能地降低零部件重量。这需要在模压成型过程中保持严格的过程控制和可重复性。

模压成型适合生产复杂或精细特征较少的零部件，因为许多材料不能完全流动。最好是应用于薄的零部件生产，以减少固化零部件核心材料需要的时间，这样周期时间不会长得令人无法接受。

工作过程

模压成型机非常灵活，可以根据特定零部件的需求进行定制。成功的模压成型过程的三个关键要素是管理时间、温度和压力。精确调整这些因素来满足产品的化学和物理特性，可以确保获得一致的、成功的结果。

尺寸范围从几英寸到几英尺宽。尺寸与材料所需的压力相结合，将决定机器的产能。

材料的压力范围从小于100psi到超过3000psi。将机器压板的偏转降至最小，并控制平行度，将使工作区域的压力保持一致。

现代的分析和温度控制方法可以将温度变化控制在几度范围内。系统会对加工材料吸收的热量和环境条件的变化进行补偿，以保持升温速率和保温温度的一致。

用于模压成型的相同类型的压机也可用于金属零部件的热成型应用。虽然这些操作所需的能量和力通常会增加，但受控的热量和压力可以改善易于撕裂或变薄的金属零部件的生产。将多种材料加热至部分组分的熔点能使其更容易流动，有助于降低成型工作的废品率。

模压成型机通常使用液压动力系统，因为保持产品在压力下进行成型需要低功率，并且也是实现精密压力控制的一种经济有效的方式。

专为模压成型而设计的液压机系统将采取额外的步骤来平稳转变产品上的压力，并保持工作区域内的相等的力，以及最大限度地降低能耗。

成功的关键因素

在整个周期内，独立管理温度、时间和压力的控制系统将为用户提供获得成功所需的工具。每种产品的情况都不同，因此只有始终如一地测试和调整条件，才能缩短周期时间并降低废品率。

工作表面的温度控制、力控制和长时间保持压力的能力都是模压成型的基本功能。但是需要考虑几个选项。成型的材料和每个模具的特性将在其中发挥最大的作用，正确的选择可以帮助制造商获得成功。

加热区控制可以在整个工作区域内以受控的速率提升温度。额外的冷却系统能同样实现受控的温度下降。控制水平和温度变化的速度应该根据材料的需要来配置。

对于特定厚度的产品，可以对其进行定位控制，精度接近±0.001英寸。对于大型产品，可以用多个气缸协同工作来保持其位置，即使成型材料向外推动模具也不用担心。

工作区周围的真空腔有助于清除产品中的额外气体，并限制氧化或污染问题。

这些只是其中的几种可能性。Greenerd Press & Machine的机器易于扩展，可支持多种操作条件以加快生产、降低废品率并改进最终产品。

先进的机器变得更加复杂，可以在整个设定时间段内对升温、位置和力进行多步编程。为了从这些系统中获得最大潜力，必须深入了解成型材料以及该材料周围的条件对其的影响。

Greenerd Press & Machine Co. www.greenerd.com