[發(fā)明專利]復(fù)合材料真空輔助模壓成型系統(tǒng)及成型方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210242500.7
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102765198A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭超義;李仕通;楊明敏;肖加余;曾竟成;邢素麗;尹昌平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料成型工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于提高預(yù)浸料模壓成型制品內(nèi)部和表面質(zhì)量的成型系統(tǒng)及其成型方法。

背景技術(shù)

真空輔助模壓成型系統(tǒng)是一種利用真空負(fù)壓和模壓共同作用將預(yù)浸料制備成型的低成本制造技術(shù)。抽真空，使成型系統(tǒng)內(nèi)部形成負(fù)壓，是提高制品內(nèi)部質(zhì)量的關(guān)鍵因素；施加外部壓力，是提高制品中增強體含量和樹脂致密度的關(guān)鍵因素。因此，抽真空與模壓相結(jié)合的工藝是提高復(fù)合材料制品使用性能的一種重要技術(shù)。

傳統(tǒng)的利用真空負(fù)壓制備成型的真空袋壓工藝能夠獲得內(nèi)部和表觀質(zhì)量較好的復(fù)合材料制品，但樹脂含量偏高，力學(xué)性能偏低。傳統(tǒng)模壓工藝可以通過加壓的途徑獲得力學(xué)性能相對較好的制品，但模壓壓力越大，復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損的風(fēng)險越高；壓力較小，則內(nèi)部空隙和缺陷越多。傳統(tǒng)熱壓罐工藝能夠成型內(nèi)部質(zhì)量和表觀質(zhì)量具佳的制品，但該方法設(shè)備成本與制造成本均較高，且成型壓力偏低，安全風(fēng)險較高。

針對通常SMC/BMC模壓成型產(chǎn)品表面出現(xiàn)的由于空氣集聚造成的砂眼，中國專利200720187263.3設(shè)計了一種模壓成型用的真空輔助成型模具，改善了制品存在的表面缺陷問題，提高了模壓產(chǎn)品的表面精度。但該模具不僅需要設(shè)計真空孔，而且需要設(shè)計精度較高的密封槽保證模具合模后的密封效果，模具通用性偏低，工藝成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高的復(fù)合材料真空輔助模壓成型系統(tǒng)，還提供一種工藝成本低、通用性強、輔材消耗少、工藝門檻低、經(jīng)濟性好、能改善產(chǎn)品的使用性能的真空輔助模壓成型復(fù)合材料制品的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種復(fù)合材料真空輔助模壓成型系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一開放式成型模具，該開放式成型模具包括相對設(shè)置的上模和下模，所述下模上方密封連接有一對待成型預(yù)浸料實施真空袋壓的真空袋壓系統(tǒng)；所述開放式成型模具的外側(cè)連接有對模具施壓的模壓加熱系統(tǒng)。

上述的成型系統(tǒng)中，所述上模和下模均優(yōu)選為單面模具，所述上模和下模合模后不接觸、不閉合。

上述的成型系統(tǒng)中，所述上模的長、寬優(yōu)選與擬成型制品的長、寬相同；所述下模各邊緣優(yōu)選超過其上放置的所述預(yù)浸料各邊緣距離30mm以上。

上述的成型系統(tǒng)中，所述真空袋壓系統(tǒng)優(yōu)選包括依次鋪放于所述預(yù)浸料表面的隔離膜、脫模布和透氣氈；所述透氣氈外圍連接真空袋膜，所述真空袋膜的外圍通過密封連接方式包覆在下模的上表面上并形成一真空袋壓腔，所述真空袋壓腔通過預(yù)埋真空管與外部的真空泵連接。

作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種基于上述系統(tǒng)的真空輔助模壓成型復(fù)合材料制品的方法，包括以下步驟：

（1）材具準(zhǔn)備：根據(jù)擬成型制品的工藝參數(shù)制備一包括上模和下模的開放式成型模具，并將用于成型制品的預(yù)浸料置于下模上，將隔離膜、脫模布、透氣氈依次鋪放在所述預(yù)浸料表面，密封連接真空袋膜形成一真空袋壓腔，使真空袋壓腔與外部的真空泵相連通；所述的上模和下模分別連接至一模壓加熱系統(tǒng)；

（2）合模加壓：利用所述真空泵在保持真空袋壓的條件下，將所述上模和下模進行合模，通過所述模壓加熱系統(tǒng)對所述預(yù)浸料進行合模機械加壓，同時通過模壓加熱系統(tǒng)對上模和下模進行加熱，直至達到為所述預(yù)浸料設(shè)定的后固化周期的初始固化溫度，進行合模加壓下的固化處理，直至預(yù)浸料固化反應(yīng)結(jié)束，最后降溫、卸壓，完成復(fù)合材料制品的成型。

上述的方法中，在所述步驟（1）和步驟（2）之間優(yōu)選增加一個真空袋壓步驟，其具體操作方法包括：開啟所述真空泵對真空袋壓腔進行抽真空，達到設(shè)定的真空度后，開啟所述模壓加熱系統(tǒng)加熱下模，直至達到為所述預(yù)浸料設(shè)定的前固化周期的初始固化溫度后，開始進行單獨真空袋壓下的緩慢固化，固化處理時間不超過6h。在優(yōu)選的真空袋壓步驟中，所述的前固化周期內(nèi)可設(shè)定階梯式固化溫度，即采用逐步升溫和保溫的方法進行固化，但最高固化溫度不超過原材料體系的固化反應(yīng)最劇烈溫度。所述階梯式固化溫度的范圍優(yōu)選為60℃～120℃。

上述的方法中，抽真空時可通過調(diào)整所述透氣氈和真空袋膜，使所述透氣氈和真空袋膜與上模擬接觸的部分平整無褶皺。

上述的方法中，所述的后固化周期內(nèi)也可設(shè)定階梯式固化溫度，溫度設(shè)定范圍從所述預(yù)浸料原材料體系開始反應(yīng)到劇烈反應(yīng)再到后固化階段，宜采用逐步升溫和保溫的多步法使材料固化完全。此時，后固化周期內(nèi)階梯式固化溫度的范圍優(yōu)選為60℃～200℃。

上述的方法中，所述真空袋壓步驟和合模加壓步驟中，抽真空管時的真空度均優(yōu)選保持在-0.09Mpa以上。