1.本发明涉及材料成型技术领域，尤其涉及一种排气活门模压成型方法。
背景技术：
2.复合材料成型工艺方法在此之前主要有缠绕成型、铺放成型、模压成型、热压罐成型、树脂传递模塑成型(rtm)等。复合材料模压成型工艺为重要环节，通常包括叁个阶段，首先是制备原料的坯料，然后使原材料在一定温度和压力下产生变形或流动，获取所需的形状，最后设法保持其形状。在这些研究中，复合材料热压罐成型工艺的研究较为深入，而模压成型工艺研究相对较少，相关文献主要从影响模压成型工艺质量的主要因素一、模压成型工艺中加压点的优化选择、建立非稳态温度场与固化动力学数学模型等方面进行了研究。
3.模压成型是复合材料加工的重要手段之一，在此之前已有众多专利相继公开，但一个优质的复合材料构件从设计到制造需要经过四个必要过程。首先是复合材料根据构件的使用要求、承载能力等对其进行结构设计，有限元分析对构件的结构进行优化从而达到设计要求；其次是对复合材料成型模具设计和铺层设计而实现构件的加工工艺，这些过程包括成型模具设计时需充分考虑构件的结构特点、工艺可行性、模压方式及合模顺序等；铺层设计时以确保纤维连续性、厚度方向对称性为原则，通过调整铺层顺序、铺层角度等形成构件的工艺铺层；最后是复合材料构件的成型，按照铺层设计进行构件的铺覆，合模、固化、脱模后对产品进行修整、打磨，经检验合格后即可得到复合材料制品，这是通常的复合材料模压成型的工艺流程。
4.上述是本领域传统生产制造的基本状况。随着科学技术的进步，应用需求牵引技术的进步，因而已有的模压技术已不能满足现有工程使用需求。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种排气活门模压成型方法，其压制成型的排气活门密封效果好，经久耐用。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种排气活门模压成型方法，包括以下步骤：
8.(1)称取经预浸渍的均匀无气泡、无干纱smc软片；
9.(2)分层铺装于排气活门模具中，铺装时进行预压，铺装完成后，清理闭合边位置的预浸料，保证边缘整齐，合模顺利；
10.(3)合模后进行固化，所述固化温度为110-180℃，固化时间为8-30min，压力为500-1500n；
11.(4)固化完成后进行脱模，脱模后对成型好的排气活门进行打磨毛刺飞边、修整等后加工，再对制品进行性能检验，即可。
12.较佳地，所述固化温度为130-160℃，固化时间为10-25min，压力为700-1200n。
13.较佳地，所述排气活门厚度为6-9mm，所述smc软片的单层厚度为0.4-0.6mm。
14.较佳地，在步骤(2)，所述分层铺放的层数为18-21层，且铺层成镜像对称。
15.较佳地，所述分层铺装的铺层顺序为[(0/90/ 45/-45)2/0/90]s。
[0016]
较佳地，所述排气活门模具的材料为30grmnsi、50b及专用模具钢中的一种。
[0017]
较佳地，还包括在分层铺放时，进行预压，所述预压的次数为至少1次。
[0018]
较佳地，所述smc软片的制备方法包括以下步骤：
[0019]
(1)取配制好的乙烯基不饱和树脂于不锈钢桶中，加入流平剂和分子间合剂；
[0020]
(2)再加入无卤阻燃剂，搅拌混合均匀后，添加脱模剂；
[0021]
(3)再次搅拌均匀后，倒入片材机专用树脂上下槽中，启动片材机；
[0022]
(4)控制片材机前进速度的同时加入高强度无碱玻璃纤维，复合辊压后，放置密封熟化，即可。
[0023]
较佳地，所述流平剂由质量比为1:1-2的byk907与byk9010组成；所述分子间合剂为tbpb。
[0024]
较佳地，所述无卤阻燃剂包括以下质量份原料组成：氢氧化铝3-14份、硬酯酸锌1-3份及钛白粉0.2-1份。
[0025]
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
[0026]
本发明的排气活门模压成型方法，可以高质量、高效率、低成本地完成复合材料模压成型，从而确保模压成型的排气活门符合状态稳定、性能稳定及可靠性的要求，且模压成型的smc排气活门组装后，密封效果好，经久耐用，使用期长达50年。
附图说明
[0027]
图1为本发明的排气活门模压成型流程图；
[0028]
图2为本发明的模压成型后的排气活门超压排气阀的阀体实物图；
[0029]
图3为本发明的模压成型后的排气活门超压排气阀的阀板实物图；
[0030]
图4为本发明的模压成型后阀体与阀板组装后的排气活门实物图。
具体实施方式
[0031]
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
[0032]
30grmnsi是一种机械常用高强度钢。
[0033]
50b是一种合金结构钢，在水中临界淬透直径达21-37mm，在油中临界淬透直径达9-20mm。
[0034]
模压的成型压力较大，且需保持一段时间，使得复合材料构件在成型过程中可能会产生较大应力，导致纤维屈曲而影响产品性能，甚至出现纤维劈裂、层间开裂等典型破坏形式。因此，有必要对排气活门构件模压成型过程进行有限元分析，为其成型模具设计优化提供设计依据。如图1所示为本发明的排气活门模压成型流程图。
[0035]
第一步，提出排气活门的使用对象和结构，作战工事和人防工程排气活门包括排
气阀阀体及排气阀阀板，各部尺寸结构见表1所示。
[0036]
表1排气活门外形尺寸(单位：mm)
[0037][0038][0039]
排气活门工作原理为：因气体压力作用在活盘上，带动杠杆使活门达到自动启闭的目的，重锤起调节启动压力的作用；当室内气压达到活门启动压力时，活盘自动开启，反之，小于启动压力时，则自动关闭。
[0040]
重锤启动压力可通过将重锤设在最重或最轻位置来调节，排气活门启动压力详见表2所示。
[0041]
表2排气活门启动压力
[0042][0043]
第二步，确定排气活门模压成型的工艺
[0044]
排气活门构件的结构形式、精度要求、工艺要求为设计依据，应考虑：依据排气活门构件的结构形式、材料工艺特性、成型工艺要求来确定成型模具的结构形式、模具材料的选择以30grmnsi或50b、专用模具钢中的一种；本发明主要是通风系统的密闭活门，因而其尺寸精度要求高，成型模具的加工精度和密封结构要求性能高；模具需要有足够的强度和刚度，并具有良好的导热性、成型工艺所需的热膨胀性能以及重复使用的尺寸稳定性。本发明的人防门用排气活门模压成型流程如图1所示。
[0045]
第三步，确定模压成型材料配方
[0046]
可以使用现有的smc软片或根据所需自制对应的smc软片材料。
[0047]
本发明使用的smc软片材料为自制。
[0048]
第四步，复合材料模压成型铺层设计及铺层
[0049]
复合材料模压成型铺层设计需按照设计技术要求和结构设计铺层确定工艺基本铺层，然后结成型模具模腔尺寸、预浸料的纤维体积含量与最终制品的纤维体积含量差异确定工艺压缩量，形成最终铺层。此外，为保证复合材料构件的强度以及避免固化后的变形，铺层设计时还需根据复合材料构件不同位置处的不同厚度，以确保纤维连续性、厚度方向对称性的原则进行。
[0050]
制备滤毒式通风排气活门时，室内超压值及工程的漏风量等因素有关。漏风量与工程超压值有关，当超压值小于50pa时，漏风量取工程清洁区容积的4％；超压值大于50pa时，漏风量取工程清洁区容积的7％；
[0051]
制作活门厚度为8mm的复合材料层合板，单层片材料厚度为0.50mm，铺层设计共铺覆19层smc片料且铺层成镜像对称，即铺层顺序为
[0052]
[(0/90/ 45/-45)2/0/90]s。
[0053]
公式为smc铺层数量和层数，90
°
一层，45
°
一层，反向45
°
反复铺2次后，最终层为90
°
方向；其中(0/90/ 45/-45)2是纤维织物铺层,2表示重复两次。
[0054]
[(0/90/ 45/-45)2/0/90]s的下角标s表示对称，可表示为＝
[0055]
(0/90/ 45/-45/0/90/ 45/-45)/0/90/90/0/(-45/ 45/90/0/-45/ 45/90/0)
[0056]
复合材料构件的成型模具设计、铺层设计及成型模具制造完成后，进行构件的铺放成型。
[0057]
第五步，活门模压成型
[0058]
首先将预浸料浸渍均匀、无气泡、无干纱、平整光滑的预浸软片料。铺放过程中每层预浸料都要用力压实赶出气泡，对于拐角、圆角处可用软质材料包裹腻刀用力压实，以避免出现架桥；操作过程中严格控制多余物料，过程中产生的料屑、残胶等多余物及时进行清除，保证模具与模具之间、模具与预浸料之间、预浸料层间不存在多余物；铺放时视情况尽可能增加预压次数，以减少层间空气和避免纤维屈曲；铺放完成后，修剪闭合边位置的预浸料，保证边缘整齐，合模顺利；然后根据活门构件和树脂体系确定固化温度为110-180℃，固化时间为8-30min，压力为500-1500n；脱模后对成型好的结构件进行打磨毛刺飞边、修整等后加工，最后对复合材料制品进行性能检验。
[0059]
下面结合实施例进一步说明本发明的技术特征。
[0060]
实施例1
[0061]
一种排气活门模压成型方法，其中排气活门超压排气阀阀体的制备包括以下步骤：
[0062]
(1)称取3920g经预浸渍的均匀无气泡、无干纱smc软片；
[0063]
(2)分19层铺装于排气活门超压排气阀阀体模具中，分层铺装的铺层顺序为[(0/901 451-45)2/0/90]s，铺层成镜像对称，每层预浸软片都要用力压实赶出空气，对于拐角、圆角处可用软质材料包裹腻刀用力压实，以避免出现架桥；操作过程中严格控制多余物料，保证模具与模具之间、模具与预浸料之间、预浸软片料层间既没有间隙又不存在多余物；铺装时预压1次，以减少层间空气和避免纤维屈曲，铺装完毕后，清理闭合边位置的预浸料，保证边缘整齐，合模顺利；
[0064]
(3)合模后进行固化，调整固化温度为152℃，固化时间为15min，压力为1100n；
[0065]
(4)完成固化后脱模，脱模后对成型好的排气活门进行打磨飞边去毛刺、修整等后加工，得到滤毒式通风排气smc活门超压排气阀阀体重3906g，再对制品进行性能检验即可。
[0066]
其中smc软片的制备方法具体如下：
[0067]
(1)先制备改性硬脂酸锌，改性硬脂酸锌的制备方法为：先按质量比为1:2的比例将硬脂酸与石油蜡混合，石油蜡的分子量≥45000，得到混合物a；再在氧化锌中添加混合物a，氧化锌与所述混合物a的质量比为8.5：1.5；最后在300℃的真空条件下以850r/min的转速，搅拌30min，即可。
[0068]
(2)再制备高强度人防门用smc复合材料，具体为：取乙烯基不饱和树脂36kg于100l的不锈钢桶中，加入流平剂和分子间合剂2.3kg，其中，流平剂由质量比为1：1.5的byk907与byk9010组成，分子间合剂为tbpb，流平剂与分子间合剂的质量比为1:3；再分别加入氢氧化铝13.8kg，硬酯酸锌2.2kg，钛白粉0.5kg，搅拌混合均匀后再加入0.7kg改性硬脂
酸锌，再次搅拌均匀后倒入片材机专用树脂上下槽中，启动片材机，控制前进速度1.2m/min，加入高强度无碱短切玻纤44.5kg，经复合辊压后得到预浸均匀树脂的厚度为1.2mm的smc片材，放置于45℃条件下密封熟化48h，即可制得smc软片复合材料。
[0069]
如图2所示，某人防地下工程滤毒式通风排气smc活门超压排气阀阀体的基本结构为：底座直径ф450，厚度9mm，阀体高150.1mm，通风直径ф250，阀体厚度8mm。
[0070]
在底座里面均布12个ф11孔，孔间距ф426，用于固定阀体；底座上有外径ф400，内径ф384以及ф388，高度80mm的圆环，其中ф388与ф384形成2mmde阶梯圆，用于安装限位圈，在底座中心205mm处，与ф400圆环中心平行平面上，有高88.5mm，宽67mm凸台，与两个固定ф11孔中心，在凸台中心，距顶面8.5mm有，长55mm，高30mm四个m6镶嵌螺母，用来安装固定座。
[0071]
在ф400圆环上连接着内圆r40，r15，ф282连续相切圆弧面，在弧面凸出r5，与其相切，斜向下延申到r5，距离底面120mm，做ф250圆，ф250为超压排气阀通风直径；在120mm平面ф272处有宽度11mm，深度6mm的圆形槽，用来安装密封胶条。
[0072]
在与底座平面平行，距离133mm，距中心176mm固定座方向，有长72mm，宽35mm凸台，凸台面8.5mm底座中心线有，长55mm，宽15mm四个m6镶嵌螺母，用来固定销座，底座与ф400圆环面成91
°
角，方便模具脱模。
[0073]
本实施例模压成型得到的滤毒式通风排气超压排气阀阀体性能测试结果：拉伸强度144mpa，拉伸模量14.5gpa，冲击强度(25℃)80.2kj/m2，冲击强度(-40℃)70.5kj/m2，收缩率0.06％。
[0074]
实施例2
[0075]
一种排气活门模压成型方法，其中排气活门超压排气阀阀板的制备包括以下步骤：
[0076]
(1)称取1360g经预浸渍的均匀无气泡、无干纱smc软片；
[0077]
(2)分21层铺装于排气活门阀板模具中，分层铺装的铺层顺序为[(0/901 451-45)2/0/90]s，铺层成镜像对称，每层预浸软片都要用力压实赶出空气，对于拐角、圆角处可用软质材料包裹腻刀用力压实，以避免出现架桥；操作过程中严格控制多余物料，保证模具与模具之间、模具与预浸料之间、预浸软片料层间不存在多余物；铺装时预压1次，以减少层间空气和避免纤维屈曲，铺放完成后，修剪闭合边位置的预浸料，保证边缘整齐，合模顺利；
[0078]
(3)合模后进行固化，调整固化温度为147℃，固化时间为12min，压力为1250n；
[0079]
(4)固化完成后进行脱模，脱模后对成型好的排气活门阀板进行打磨飞边去毛刺、修整等后加工，得到人防门用smc排气活门超压排气阀阀板重1348g，再对制品进行性能检验即可。
[0080]
其中，其中smc软片的制备方法具体如下：
[0081]
(1)先制备改性硬脂酸锌，改性硬脂酸锌的制备方法为：先按质量比为1:2的比例将硬脂酸与石油蜡混合，石油蜡的分子量≥45000，得到混合物a；再在氧化锌中添加混合物a，氧化锌与所述混合物a的质量比为8.5：1.5；最后在300℃的真空条件下以700r/min的转速，搅拌45min，即可。
[0082]
(2)再制备高强度人防门用smc复合材料，具体为：取乙烯基不饱和树脂38kg于100l的不锈钢桶中，加入流平剂和分子间合剂2.3kg，其中，流平剂由质量比为1：1的byk907
与byk9010组成，分子间合剂为tbpb，流平剂和分子间合剂的质量比为1:4；再分别加入氢氧化铝13.8kg，硬酯酸锌2.2kg，钛白粉0.5kg，高色素炭黑0.3kg，搅拌混合均匀后再加入0.7kg改性硬脂酸锌，再次搅拌均匀后倒入片材机专用树脂上下槽中，启动片材机，控制前进速度1.2m/min，加入高强度无碱短切玻纤42.2kg，经复合辊压后得到预浸均匀树脂的厚度为1.2mm的smc片材，放置于45℃条件下密封熟化48h，即可制得smc软片复合材料。
[0083]
如图3所示，某人防地下工程滤毒式通风排气smc活门超压排气阀阀板的基本结构为：直径282mm，高度70mm，阀板厚度6mm。其通过杠杆等配件配合，压合在阀体密封圈上，达到密封作用。
[0084]
阀板底面直径282mm，内径262mm，有10mm可压合区域，压合面厚度3.4mm，在高度70mm，形成6mm厚的圆弧面体。
[0085]
阀板中心内顶面，有外长70mm，宽54mm，内长36mm，宽30mm，高层圆弧顶点19mm口字形凸台，凸台上面，长54mm，宽30mm处，有4个m5镶嵌螺母，用来固定连接座，连接其它运动开合配件。
[0086]
阀板内侧圆弧面上，有6个均布厚度3.5mm，r204离压合面3mm，r5的加强筋，加强阀板整体结构受力强度，在离阀板中心88mm处有2.5mm厚，r89圆加强筋，与另外6个加强筋平齐相交，再加强稳定阀板内弧面结构。
[0087]
加强筋拔模角度1
°
，倒圆角r2、r1，方便脱模，同时增加结构强度。
[0088]
本实施例的滤毒式通风排气超压排气阀阀板性能测试结果：拉伸强度136mpa，拉伸模量15.6gpa，冲击强度(25℃)86.4kj/m2，冲击强度(-40℃)75.6kj/m2，收缩率0.05％。
[0089]
将本发明实施例1的超压排气阀阀体和实施例2的超压排气阀阀板组装成排气活门，效果如图4所示，该排气活门密封效果好经久耐用，使用期为50年。
[0090]
实施例3
[0091]
本实施例与实施例1其他工艺参数保持一致，不同之处在于：步骤(3)，固化温度为130℃，固化时间为10min，压力为700n。
[0092]
实施例4
[0093]
本实施例与实施例1其他工艺参数保持一致，不同之处在于：步骤(3)，固化温度为160℃，固化时间为25min，压力为1200n。
[0094]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。