在热压成型过程中，强制使用受压控制的压料圈是因为它可以调节材料的流动。通过对复合材料板材边缘施加特定的预紧力，它可以在冲头下降时控制材料进入模具的速度。这种机制是深拉或复杂成型过程中防止结构缺陷的主要保障。
压料圈在制造过程中充当关键的硬件保障。通过精确控制材料的流动速率，它平衡了防止起皱所需的张力与避免纤维断裂所需的自由度。
材料控制的力学原理
调节流动速率
当冲头进入模具时，它会将材料向内拉。如果没有调节，材料会无序地流动。压料圈充当刹车，确保材料以受控、一致的速率流动。
施加预紧力
在成型过程开始之前，压料圈会固定住复合材料板材的边缘。这会施加特定的“预紧力”。这种初始张力对于使材料能够接受模具的形状至关重要。
缺陷预防与质量保证
防止起皱
如果材料允许太自由地流入模具腔，它就会倾向于起皱。这会导致最终零件出现起皱。压料圈限制这种运动的程度恰到好处，以保持板材的绷紧和光滑。
避免纤维断裂
相反，如果材料被过度固定，它就无法随冲头移动。这会导致纤维拉伸超出其极限。精确的力控制确保材料能够充分屈服以形成形状，而不会断裂或纤维断裂。
消除表面粗糙度
高质量的复合材料部件需要完美的光洁度。不受控制的材料运动通常会导致表面粗糙。通过稳定板材，压料圈确保最终表面保持均匀且无缺陷。
理解权衡
过度施力的风险
虽然固定材料至关重要，但施加过大的压力会有效地锁定板材。如果压料圈夹得太紧，冲头会撕裂材料而不是将其成型。这会导致纤维断裂，从而造成零件立即失效。
施力不足的风险
如果压力太低，压料圈就无法产生必要的摩擦力。材料会轻易地滑入模具。这种缺乏张力的现象会导致材料堆积，从而导致严重的起皱和结构不稳定。
为您的目标做出正确选择
为了在复合材料结构部件中获得高质量的结果，您必须根据您几何形状的具体需求来调整压料圈的力。
- 如果您的主要重点是复杂成型：您必须优先考虑平衡的流动速率，以使材料能够适应复杂的形状而不被撕裂。
- 如果您的主要重点是表面质量：您必须确保足够的预紧力以保持张力并防止粗糙度或起皱。
压料圈不仅仅是一个夹具；它是确保深拉复合材料零件结构完整性的决定性变量。
总结表：
| 特性 | 正确施力的效果 | 过度施力的风险 | 施力不足的风险 |
|---|---|---|---|
| 材料流动 | 受控且均匀 | 材料锁定/不动 | 不可预测/快速流动 |
| 表面质量 | 光滑且绷紧 | 可能撕裂 | 起皱和堆积 |
| 结构完整性 | 高/无缺陷 | 纤维断裂/开裂 | 结构不稳定 |
| 工艺作用 | 调节冲头进入 | 材料失效 | 表面粗糙度 |
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参考文献
- Shun‐Fa Hwang, Hsien‐Kuang Liu. Thermoforming Simulation of Woven Carbon Fiber Fabric/Polyurethane Composite Materials. DOI: 10.3390/app14010445
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
