[發(fā)明專利]一種大長徑比碳纖維復(fù)合材料管制作模具和成型方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811236192.0
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109318507A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓笑;王希杰;王增加;孔娜;侯鋒輝;張鵬;岳鴻飛;師慧;李博
• 申請（專利權(quán)）人: 西安康本材料有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發(fā)明公開了一種大長徑比碳纖維復(fù)合材料管制作模具，由下模、中模和上模組成，下模和上模分別由多個下模板塊和多個上模板塊連接而成，每個下模板塊的上表面兩側(cè)均開設(shè)有下模凹槽，中模由兩個通過接頭連接的中模板塊單元組成，每個中模板塊單元由多個中模板塊連接而成，中模板塊的下表面設(shè)置有與下模凹槽配合的中模凸塊，中模板塊的上表面開設(shè)有中模凹槽，上模板塊的下表面兩側(cè)均設(shè)置有與中模凹槽配合的上模凸塊；本發(fā)明還公開了一種大長徑比碳纖維復(fù)合材料管的成型方法，該方法采用氣袋充壓結(jié)合模壓工藝制備得到長徑比大于60的碳纖維復(fù)合材料管。本發(fā)明的模具擴(kuò)大了管的長徑比，提高了成形效率；本發(fā)明的方法提高了管的尺寸精度和表面質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于碳纖維復(fù)合材料制品成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大長徑比碳纖維復(fù)合材料管制作模具和成型方法。

背景技術(shù)

碳纖維復(fù)合材料以其比重小、比強(qiáng)度和比模量高、耐高溫性能好、耐疲勞性和耐磨性好等獨特的優(yōu)點，在通用航空的設(shè)計與制造領(lǐng)域，廣泛用于替代鋁合金、鈦合金、合金鋼等材料。傳統(tǒng)的碳纖維復(fù)合材料管成型多采用手糊法和RTM法，但這兩種成型方法制得的產(chǎn)品強(qiáng)度較差，含膠量不易控制，且在制備大尺寸部件時產(chǎn)品質(zhì)量的一致性較難保證。目前常用的纏繞法以按照產(chǎn)品的受力狀況設(shè)計纏繞角度，充分發(fā)揮纖維的強(qiáng)度，效率高、可靠性好，但對于管的纏繞在棱角處存在張力過大、小角度纏繞容易出現(xiàn)纖維打滑、繞紗不均等問題，且纏繞成型的產(chǎn)品表面需進(jìn)行二次加工，一般適用于單面碳纖維復(fù)合材料壁厚2mm以上的管件制備。北京航空航天大學(xué)的曹曉明采用硅橡膠熱膨脹成型工藝制備碳纖維復(fù)合材料管，在管件尺寸較小時可以無需外壓源，通過硅膠芯模的熱膨脹在復(fù)合材料內(nèi)壁均勻傳遞壓力，但對于大長徑比產(chǎn)品，硅膠芯膜本體柔軟很難入模，也很難保證在膨脹過程中壓力的均勻施加，同時，硅膠芯膜在數(shù)次使用后的膨脹性能也有所改變，很難保證每批次產(chǎn)品工藝過程的一致。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大長徑比碳纖維復(fù)合材料管制作模具。該模具由上模板塊連接而成的上模、中模板塊連接而成的中模、下模板塊連接而成的下模組合而成，可通過增減各模板塊來調(diào)節(jié)模具的尺寸，從而擴(kuò)大了碳纖維復(fù)合材料管的長度，提高了成形效率，靈活方便，安全可靠。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種大長徑比碳纖維復(fù)合材料管制作模具，其特征在于，由下模、中模和上模組成，所述下模由多個下模板塊連接而成，每個所述下模板塊的上表面兩側(cè)均開設(shè)有下模凹槽，所述中模由兩個中模板塊單元組成，兩個中模板塊單元通過接頭連接，每個所述中模板塊單元由多個中模板塊連接而成，所述中模板塊的下表面設(shè)置有與下模凹槽配合的中模凸塊，中模板塊的上表面開設(shè)有中模凹槽，所述模具的上模由多個上模板塊連接而成，所述上模板塊的下表面兩側(cè)均設(shè)置有與中模凹槽配合的上模凸塊。該組合模具可根據(jù)產(chǎn)品尺寸要求進(jìn)行組合設(shè)計，通過增加下模、中模和上模中的各模板塊來增加模具的長度，從而提高了碳纖維復(fù)合材料管的長徑比，同時方便了模具的加工和拆裝，提高了成形效率，靈活方便。

上述的一種大長徑比碳纖維復(fù)合材料管的成型方法，其特征在于，所述下模與中模采用中模凸塊定位，所述上模與中模采用定位銷定位。上述定位方式保證了模具的整體強(qiáng)度和尺寸精度，避免了夾紗情況的發(fā)生。

上述的一種大長徑比碳纖維復(fù)合材料管的成型方法，其特征在于，所述模具的下模與中模在水平方向采用螺栓緊固連接，所述模具的上模與下模在垂直方向采用螺栓緊固連接。上述緊固連接方式利用螺栓構(gòu)成的頂出機(jī)構(gòu)使中模變?yōu)閯幽＃沟妹撃８臃奖憧旖?，并同時保護(hù)了模具中產(chǎn)品的外形面及直線度。

另外，本發(fā)明還提供了一種大長徑比碳纖維復(fù)合材料管成型方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將浸泡過脫模劑的氣袋包覆在木芯模的表面，然后將預(yù)浸料平整地鋪覆在充壓氣袋上；所述預(yù)浸料為碳纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料；所述木芯內(nèi)模為長方體，木芯模的外壁形狀與碳纖維復(fù)合材料管的內(nèi)壁形狀相匹配，且木芯模的尺寸不大于所述碳纖維復(fù)合材料管的內(nèi)壁尺寸；