[發明專利]纖維增強復合材料零件成型工藝

在審

• 申請號: 202210608193.3
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115042454A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 陳正國;楊青;刁春霞;呂玥蒽;程超;丁小馬;顧建軍;沈灝
• 申請（專利權）人: 上海碳纖維復合材料創新研究院有限公司
• 主分類號: B29C70/46
• 分類號: B29C70/46;B29C70/54
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 黃磊

本發明提供了一種纖維增強復合材料零件成型工藝，包括零件本體，零件本體中心區域由連續纖維增強熱塑性樹脂板材模壓預成型后通過加熱裝置預熱和注塑模具合模的鎖模力進行二次模壓加工成型；零件本體非中心區域由非連續纖維塑料粒子或純樹脂塑料粒子注塑成型；其制造工藝實現模壓?注塑工藝復合制造。本申請零件具有輕量化，減少零件全周期碳軌跡的優勢，符合碳中和、碳達峰環保發展的理念。

技術領域

本發明涉及復合材料零件成型及其制造工藝領域，具體地，涉及一種復合材料零件成型工藝。

背景技術

目前，汽車零部件以及3C產品外殼材料常用的有聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)工程塑料、鋁(鎂)合金材料、碳纖維復合材料等。對應的成型方法主要包含注塑成型、金屬沖壓成型、復合材料模壓成型和復合材料液體成型。結合成本考慮，普通汽車零部件以及3C產品外殼以ABS和PC材料為主，因此為了滿足汽車零部件以及3C產品結構強度與剛度的要求，不得不采用較大的外形尺寸和使用更多的原材料，使得其自重和厚度增加。碳纖維復合材料以其輕質高強，優良的可設計性，導熱特性，耐腐蝕等眾多優點，成為解決薄壁制件減重的首選。

模壓-注塑工藝通過中心區域采用連續纖維增強熱塑性材料保證主承力區域的剛度以及變形量，非主承力區域通過注塑完成包邊減少了工藝復雜度；同時注塑-模壓工藝通過采用連續纖維增強熱塑性材料保證主要變形區域的強度和變形量，也實現復雜結構區域利用非連續纖維增強材料(短切纖維增強塑料/純塑料)的成型制造，完美融合非連續纖維制造復雜結構的優點以及連續纖維增強熱塑性材料保證強度和變形量的優點。

因此模壓-注塑工藝成為了解決當前汽車零部件以及3C產品外殼輕量化，輕薄化，可持續發展需求的首選制造工藝。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種復合材料零件成型工藝。

根據本發明提供的一種纖維增強復合材料零件成型工藝，包括如下步驟：

預成型步驟：連續纖維增強熱塑性樹脂帶材通過壓機模壓成型，通過高溫高壓使得連續纖維增強熱塑性樹脂帶材在逐步加溫加壓工藝過程中完成成型過程；

模壓-注塑工藝升溫步驟：通過加熱系統將預裁切料片及模具加熱到設定溫度；

模壓-注塑工藝保溫步驟：將模具在設定溫度下保持，預裁切料片在紅外爐內保持設定時間，使得紅外爐內的溫度達到成型溫度并保持穩定均勻；

模壓-注塑工藝轉移步驟：將預裁切料片從預加熱裝置轉移至注塑機定位位置；

模壓-注塑工藝成型步驟：注塑機動模板快速移動至定模板并使得料片板材快速冷卻成型；

模壓-注塑工藝冷卻步驟：將模具冷卻到設定溫度并脫模。

優選地，所述連續纖維增強熱塑性樹脂采用如下任一種材料：PC、PA、PP、PPS、PEEK；

連續纖維為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、硼纖維、竹纖維、麻纖維等。

優選地，預裁切料片，其特征在于，采用模壓或熱壓罐工藝進行成型，成型溫度區間為120-420℃，成型壓力為0.5-2.5MPa。

優選地，模壓-注塑工藝升溫步驟中，快速加熱裝置將預裁切料片加熱至一定溫度，其中快速加熱裝置包括紅外、電磁、鼓風等加熱方式；模具加熱至設定溫度包括兩部分：模具內部流道溫度和模具分型面溫度，其中模具內部流道溫度為非連續纖維塑料粒子或純樹脂塑料粒子熔融溫度，模具分型面溫度為非連續纖維塑料粒子或純樹脂塑料粒子對應熔融溫度減去100-350℃。

優選地，模壓-注塑工藝保溫步驟中，通過快速加熱裝置將通過機械裝置或人工實現空間移動，其中移動方式包括機械手，人工等有效方式實現空間移動；同時預裁切板材加熱至其基體高分子樹脂材料熔融溫度范圍，確保其溫度達到成型溫度并保持穩定5-600秒。