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树脂浇铸体试样制作工艺的优化
李丹丹，翟保利
（东方汽轮机有限公司，四川 德阳，618000）
摘要：以汉森潜伏型环氧树脂为原料通过不同方法制备了拉伸性能测试的样条，研究了它在不同测试温度下的性能差异。结果表明，采用平板模具浇铸的树脂在按照标准所述的测试温度下所得到的拉伸性能比较稳定，偏差和离散系数都较小。
关键词：浇铸体；制样方式；温度；拉伸性能；
Optimization of the Resin Casting Preparation Methods
Li Dandan, Zhai Baoli
(Dongfang Turbine Co., Ltd. Deyang Sichuan 618000)
Abstract: In this paper, the different sample preparation methods and test temperature were used to investigate the mechanical properties of Hexion epoxy resin. The results obtained were in accordance with the standards described. According to the standard described, the results were stable. So in the testing process, the condition should be strictly controlled.
Key words: Casting; Sample preparation; Temperature; Tensile properties
0 前言
目前国内的大多厂家都是采用GB/T 2568对树脂浇铸体进行拉伸测试。由于试样制作方式和实验环境温度的不同，物理性能测试的结果也会有差异。
传统的制样工艺是采用钢模浇铸，该方法比较简单，但是所得到的结果离散较大。这是因为树脂在固化过程中会有收缩，试样只有一面是平整的，另外一面就需要打磨，打磨过程中许多人为不可控的因素会对样条的力学性能造成影响。如力的大小、受力点、打磨后样条的均匀程度等。为了得到稳定的测试结果，对制样工艺进行改进，采用平板模具浇铸，得到的样板用全自动试验切割机切割成标准尺寸。本文通过对比两种制样方式样条的力学性能，验证了平板模具浇铸树脂的可行性。实验环境温度对物性也会有影响，通过对实验环境温度的对比，显示了温度控制的重要性。在测试过程中，为了得到稳定可靠的数据，温度控制是非常必要的。
1 实验部分
1.1 实验原料
汉森潜伏型环氧树脂035c、固化剂RIMH 038、钢模、玻璃板、脱模蜡、橡胶垫片、U形夹、棉布
1.2 试样制备
A 钢模浇铸体试样的制备
将钢模表面的杂质刮干净，用棉纱擦拭至表面无任何污垢及痕迹；用沾有脱模蜡的棉纱将蜡均匀地涂在钢模表面；称取树脂若干克，然后加入树脂质量28%的固化剂，搅拌均匀。将容器放入到真空干燥箱中进行抽真空，直到树脂中的气泡完全排净。将树脂缓慢均匀的倒入钢模中，整个操作过程中避免产生气泡。
B 平板模具浇铸体试样的制备
将玻璃板表面的杂质刮干净，用棉纱擦拭至表面无任何污垢及痕迹；用沾有脱模蜡的棉纱将蜡均匀地涂在玻璃板表面，将玻璃板放入到70℃的恒温干燥箱中加热20~30 min。取出玻璃板，用干净的棉纱把玻璃板表面擦拭干净，再打上脱模蜡，先后重复2两遍并擦去。将U型的橡胶垫放入两块玻璃板之间，U型开口处为浇铸口，用弓形夹将玻璃板与U型模框夹紧。称取树脂若干，然后加入质量28%的固化剂，搅拌均匀。将容器放入到真空干燥箱中进行抽真空，直到树脂中的气泡完全排净。将树脂沿着浇铸口紧贴玻璃板缓慢地流入模具中，整个过程中要避免产生气泡。
将A、B试样在常温放置8 h以上，再将试样放置到80℃的恒温干燥箱中后固化8 h。取出冷却到室温后脱模。A试样用砂纸打磨光滑，B试样用全自动试样切割机切割。
实验前，试样需要经过严格的检查，试样表面应平整、光滑、无气泡、无裂纹、无明显杂质和加工损伤等缺陷。试验温度误差不超过±2℃，相对湿度为50±5%。
1.3 实验仪器
全自动试样切割机DIADRIVE 2000，电子万能拉力试验机采用的是日本岛津的AG-IC100KN。
2 测试结果
说明：X为算术平均数，S为标准偏差，γ为离散系数。
表1 23℃下钢模浇铸试样的测试数据

弹性模量GPa
极限载荷kN
极限应力Mpa
最大应变 %
断裂点应变 %
1
3.02
3.35
67.20
4.16
4.16
2
3.19
3.47
69.37
4.43
4.44
3
3.05
3.66
73.17
4.33
4.33
4
3.05
3.61
72.24
4.8
4.81
5
2.74
3.62
72.38
4.23
4.25
6
3.12
3.23
64.50
4.36
4.36
7
2.94
3.42
68.51
4.52
4.52
8
3.16
3.18
63.57
4.21
4.28
X
3.03
3.44
68.87
4.38
4.39
S
0.14
0.18
3.64
0.21
0.20
γ
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
表2 23℃下平板浇铸切割试样的测试数据

弹性模量GPa
极限载荷kN
极限应力Mpa
最大应变 %
断裂点应变 %
9
3.19
3.23
75.48
4.3
6.48
10
3.18
3.21
76.58
4.39
6.62
11
3.21
3.25
76.94
4.35
6.37
12
3.22
3.25
76.94
4.23
6.24
13
3.20
3.25
76.94
4.18
6.34
14
3.19
3.25
76.94
4.45
6.37
15
3.20
3.25
76.94
4.31
6.32
16
3.18
3.25
76.94
4.40
6.45
X
3.20
3.24
76.71
4.33
6.40
S
0.01
0.01
0.51
0.09
0.12
γ
0.00
0.00
0.01
0.02
0.02
表3 10℃下钢模浇铸试样的测试数据

弹性模量GPa
极限载荷kN
极限应力Mpa
最大应变 %
断裂点应变 %
17
2.48
2.15
57.87
4.58
6.58
18
2.21
2.43
65.81
4.7
6.52
19
2.72
2.33
64.73
4.33
4.42
20
2.95
1.90
62.38
4.31
5.29
21
2.45
2.49
54.06
3.79
4.01
22
2.99
1.97
65.04
4.52
6.31
23
2.56
2.27
60.93
3.6
3.61
24
2.73
2.28
61.04
4.35
4.74
X¯
2.64
2.23
61.48
4.27
5.19
S
0.26
0.21
3.99
0.38
1.17
γ
0.10
0.09
0.06
0.09
0.23
表4 10℃下平板浇铸切割试样的测试数据

弹性模量GPa
极限载荷kN
极限应力Mpa
最大应变 %
断裂点应变 %
25
2.96
2.9
68.83
4.52
7.02
26
2.88
3
68.7
4.36
7.16
27
2.89
2.95
68.91
4.26
7.12
28
2.98
2.95
67.84
4.41
7.11
29
2.83
2.91
68.39
4.39
7.19
30
2.84
2.95
68.41
4.29
7.2
31
2.95
2.97
68.58
4.32
7.32
32
2.91
3.45
65.35
4.42
7.03
X¯
2.91
3.01
68.13
4.37
7.14
S
0.06
0.18
1.17
0.08
0.10
γ
0.02
0.06
0.02
0.02
0.01
表5 30℃下钢模浇铸试样的测试数据

弹性模量GPa
极限载荷kN
极限应力Mpa
最大应变 %
断裂点应变 %
33
2.51
2.33
60.29
4.08
7.76
34
2.44
2.26
59.01
3.9
5.73
35
2.61
2.26
58.86
3.93
6.93
36
2.48
2.29
59.12
3.92
5.35
37
2.63
2.24
60.25
4.06
6.16
38
2.36
2.23
60.53
4.09
6.89
39
2.63
2.31
60.14
3.82
6.6
40
2.55
2.29
59.95
3.75
5.29
X¯
2.53
2.28
59.77
3.94
6.34
S
0.10
0.03
0.66
0.12
0.86
γ
0.04
0.02
0.01
0.03
0.14
表6 30℃下平板浇铸切割试样的测试数据

弹性模量GPa
极限载荷kN
极限应力Mpa
最大应变 %
断裂点应变 %
41
2.78
2.62
61.11
4.57
7.66
42
2.75
2.74
61.38
4.56
7.59
43
2.79
2.79
61.76
4.51
7.39
44
2.74
2.71
60.45
4.54
7.71
45
2.68
2.66
61.31
4.48
7.48
46
2.77
2.6
60.77
4.59
7.94
47
2.65
2.81
60.51
4.55
7.64
48
2.72
3.2
61.05
4.57
7.26
X¯
2.74
2.77
61.04
4.55
7.58
S
0.05
0.19
0.45
0.04
0.21
γ
0.02
0.07
0.01
0.01
0.03

图1 6组数据的弹性模量对比图

图2 6组数据的拉伸强度对比图
3 结论
通过对不同制样方法和不同实验环境温度下树脂浇铸体物性的对比，得到以下结论：
（1）同一制样方法在不同温度下的测试结果有着明显的差异，在符合国家标准的要求23 ℃±2 ℃的温度条件下的测试结果稳定性很好。
（2）在同一实验环境温度下，不同的制样方式显示出差异，采用平板模具浇铸样板数控切割制作的试样的拉伸性能优于采用钢模浇铸的试样。
（3）采用平板模具浇铸的树脂样板数控切割在23 ℃±2 ℃的温度条件下所得到的结果是最佳的，拉伸性能稳定性好，离散较小。
（4）平板模具浇铸样板数控切割浇铸树脂测试力学性能是稳定、有效、可靠的。
（5）平板模具浇铸样板数控切割浇铸树脂降低了返工率，减少试样打磨处理，提高了工作效率。
5