[發明專利]一種碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的成型模具、熱壓成型系統及成型方法

在審

• 申請號: 202110166827.X
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112976606A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 翟瞻宇;陳超;王曉雨;丁玉棟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C33/02
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周孝湖

1.一種碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的成型模具，其特征在于，包括：

第一熱壓模具(1)；

第二熱壓模具(2)，與所述第一熱壓模具(1)相對設置，所述第一熱壓模具(1)與所述第二熱壓模具(2)之間形成模具型腔(6)；

第一電極(3)，設于所述第一熱壓模具(1)上遠離所述模具型腔(6)的一端；

第二電極(4)，設于所述第二熱壓模具(2)上遠離所述模具型腔(6)的一端；

電源(5)，所述第一電極(3)和所述第二電極(4)均與所述電源(5)相連接。

2.根據權利要求1所述的碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的成型模具，其特征在于，所述第一熱壓模具(1)上遠離所述模具型腔(6)的一端開設第一電極槽(101)，所述第一電極(3)置于所述第一電極槽(101)內；所述第二熱壓模具(2)上遠離所述模具型腔(6)的一端開設第二電極槽(201)，所述第二電極(4)置于所述第二電極槽(201)內。

3.根據權利要求2所述的碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的成型模具，其特征在于，所述第一熱壓模具(1)和所述第二熱壓模具(2)內于靠近所述模具型腔(6)的一端設有冷卻系統。

4.根據權利要求3所述的碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的成型模具，其特征在于，所述冷卻系統為沿所述模具型腔(6)排列設置的多根冷卻通道(8)。

5.一種碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的熱壓成型系統，包括熱壓成型機(7)，其特征在于，所述熱壓成型機(7)的熱壓平臺上安裝有如權利要求1-4中任意一項所述的碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的成型模具。

6.根據權利要求5所述的碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的熱壓成型系統，其特征在于，所述第二熱壓模具(2)安裝在所述熱壓成型機(7)的下模座(71)上，所述第一熱壓模具(1)安裝在所述熱壓成型機(7)的上模座(72)上，所述第一熱壓模具(1)通過所述上模座(72)與所述熱壓成型機(7)的動力源(73)相連接。

7.根據權利要求6所述的碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的熱壓成型系統，其特征在于，所述第一熱壓模具(1)與所述上模座(72)之間設有第一絕緣板(10)，所述第二熱壓模具(2)與所述下模座(71)之間設有第二絕緣板(11)。

8.一種碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的成型方法，其特征在于，采用如權利要求5-7中任意一項所述的熱壓成型系統對碳纖維增強熱塑性復合材料結構件進行成型，所述成型方法包括以下步驟：

S1：將碳纖維增強熱塑性復合材料預浸料放入所述模具型腔(6)中，將所述第一熱壓模具(1)和所述第二熱壓模具(2)合模并通過所述熱壓成型機(7)施加壓力；

S2：通過所述電源(5)、所述第一電極(3)和所述第二電極(4)向所述第一熱壓模具(1)和所述第二熱壓模具(2)通入脈沖電流，使所述第一電極(3)、所述第一熱壓模具(1)、碳纖維增強熱塑性復合材料預浸料、所述第二熱壓模具(2)和所述第二電極(4)形成電流回路；在電流的作用下預浸料快速升溫，當預浸料溫度高于樹脂熔融溫度后，該熱塑性樹脂熔融，并在壓力作用下完成對碳纖維的浸潤；

S3：熱壓結束后斷開所述電源(5)，開啟冷卻系統對所述第一熱壓模具(1)和所述第二熱壓模具(2)進行冷卻，模具冷卻后開模取件，即得到碳纖維增強熱塑性復合材料結構件。

9.根據權利要求8所述的碳纖維增強熱塑性復合材料結構件的成型方法，其特征在于，步驟S2中，預浸料成型溫度為樹脂熔融溫度的1.1-1.3倍，預浸料成型壓力為1-10MPa。