[發明專利]連續纖維增強復合材料絲材制造設備

有效

• 申請號: 202110425577.7
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN112936806B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 楊立寧;楊光;姚川;黃華蒙
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: B29C48/05
• 分類號: B29C48/05;B29C48/154;B29C48/68;B29B15/14
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 祁靜

本發明提供了一種連續纖維增強復合材料絲材制造設備，包括破碎機構、輸送機構、熔料機構、送絲機構、擠出機構和收絲機構；輸送機構對接于破碎機構，用于輸運經過破碎的原材料；熔料機構對接于輸送機構，用于加熱經過破碎的原材料，使其成為熔融基體；送絲機構用于輸送連續纖維；擠出機構具有錐形筒狀的第一外殼，第一外殼的大端直接對接于熔料機構的出口，小端設有噴嘴，第一外殼的側壁還開設有用于使連續纖維進入的纖維進口；收絲機構用于收卷經噴嘴噴出的連續纖維增強復合材料絲材。本發明提供的連續纖維增強復合材料絲材制造設備降低了噴嘴的設計難度，同時還有利于優化設備的整體結構。

技術領域

本發明屬于連續纖維增強復合材料生產技術領域，具體涉及一種連續纖維增強復合材料絲材制造設備。

背景技術

連續纖維復合材料絲材制造是復合材料成形、增材制造領域的交叉研究方向，主要應用于復合材料飛行器結構設計與制造，將大幅提升飛行器制造效率及綜合性能，同時應用于新能源汽車等前沿領域，具有重要研究意義和廣闊應用前景，成為國內外研究的熱點。

3D打印技術所用材料大部分是單一材料，復合絲材的制備方法還不成熟。跟傳統的材料相比，樹脂基體和碳纖維材料的復合材料性能優良，其綜合力學性能要比傳統的單一金屬材料高出很多。因此，為了滿足更高的使用需求，克服現有3D打印絲材綜合力學性能不足的缺點，連續纖維復合材料絲材制造設備應運而生。但是，現有的連續纖維復合材料絲材制造設備中，加熱機構和噴嘴之間往往通過輸送管道進行連接，以輸送熔融基體，為了實現熔融基體與連續纖維的有效復合，噴嘴結構較為復雜，同時，由于輸送管道路徑長、熱量損失等原因，往往還需要在噴嘴的位置設置加熱裝置，導致噴嘴的設計難度大，不利于優化設備的整體結構。

發明內容

本發明實施例提供一種連續纖維增強復合材料絲材制造設備，旨在使擠出機構的結構簡單緊湊，能夠合理利用設備平臺上的空間。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種連續纖維增強復合材料絲材制造設備，包括：

破碎機構；

輸送機構，對接于所述破碎機構，用于輸運經過破碎的原材料；

熔料機構，對接于所述輸送機構，用于加熱經過破碎的原材料，使其成為熔融基體；

送絲機構，用于輸送連續纖維；

擠出機構，具有錐形筒狀的第一外殼，所述第一外殼的大端直接對接于所述熔料機構的出口，小端設有噴嘴，所述第一外殼的側壁還開設有用于使連續纖維進入的纖維進口；以及

收絲機構，用于收卷經所述噴嘴噴出的連續纖維增強復合材料絲材。

在一種可能的實現方式中，所述第一外殼內設有第一張緊輪，所述連續纖維的繞過所述第一張緊輪設置，以在所述纖維進口和所述噴嘴之間使連續纖維保持張緊狀態。

在一種可能的實現方式中，所述擠出機構還包括對中組件，所述對中組件包括：

第二外殼，為與所述第一外殼同軸設置的錐形筒狀構件，且所述第二外殼的外側壁與所述第一外殼的內壁間隔設置，所述第二外殼的大端封閉，所述第一外殼上設有第一導向筒，所述第一導向筒形成所述纖維進口，所述第一導向筒的內端對接于所述第二外殼的側壁；

第二導向筒，對接于所述第二外殼的小端開口，所述第二導向筒為直筒狀構件，且與所述第二外殼同軸設置；

多個第二張緊輪，轉動設于所述第二外殼內，連續纖維依次繞過多個所述第二張緊輪，以在所述第二外殼內使連續纖維保持張緊狀態；以及

過渡導向輪，設于所述第二外殼和所述第二導向筒連接處的內壁，并用于與連續纖維接觸。

在一種可能的實現方式中，所述第一導向筒的斷面外周呈水滴形，斷面的尖端朝向所述熔融基體的流入方向。