CN102729493B - 一种复合材料增韧细棒的成型方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合材料增韧细棒的成型方法和装置，该成型方法包括以下步骤：首先，将已浸渍树脂的纤维束穿过初成型模具，制成与轴向初模通孔模腔截面形状一致的纤维束初步成型体；其次，第一次加热初步成型体纤维束，温度为树脂的起始反应温度；再次，使纤维束进入第二次加热阶段，加热温度为树脂发生凝胶化的温度；又次，令纤维束进入定型模具，定型模具中间部分为等截面轴向定型通孔模腔；最后，把定型模具输出的纤维束送入第三次加热阶段，加热温度控制在在树脂的放热峰温度与反应终止温度之间，使细棒达到70%以上的固化度，从而使含树脂的纤维束固化成细棒产品；所述三次加热阶段的加热时间由细棒的尺寸及树脂的热性能决定。

Description

一种复合材料增韧细棒的成型方法和装置

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术，具体为一种复合材料增韧细棒的成型方法和装置，该复合材料增韧细棒主要用于复合材料层合板的增韧。

背景技术

传统二维层合复合材料具有很好的面内机械性能，但其各层之间没有纤维增强，只是靠基体树脂起着粘结和传递载荷的作用，因此垂直于铺层方向以及铺层之间的性能相对较弱。当受到外部载荷作用时，该层合复合材料往往首先产生层间破坏，同时复合材料层间强度较低也导致了复合材料的抗损伤性能较差。为了改善层合复合材料的这些缺点，出现了很多提高复合材料层间韧性的技术。细棒增韧技术是在预浸料的厚度方向嵌入固化好的复合材料细棒，为被增韧材料提供厚度方向的桥联力。这种方法由于成本较低，对材料的面内性能影响较小，增韧效果显著，受到学术界和工业界的广泛关注。

目前，复合材料增韧细棒（简称细棒）的成型方法主要为拉挤成型，即浸渍树脂的纤维束要经过长度为一米左右的升温模具，模具作用一方面是使材料具有一定的截面形状，另一方面是升温使树脂固化。例如，美国Aztex公司（参见Partridge I K,Cartie’D D R,Bonnington T.Manufacture and performance of z-pinned composites.Advanced PolymericComposites[M].Boca Raton:CRC Press,2003:106-107.）及我国南京航空航天大学（参见孙涛,Z-pin增强树脂基层合板制备与力学性能研究[D].南京,南京航空航天大学,2010:10-13.；党旭丹,X-cor夹层结构制备与力学性能研究[D].南京,南京航空航天大学,2009:12-14.）都采用这种技术实现增韧细棒的制备。然而，这种技术工艺复杂，由于树脂的强粘结性和细棒较低的收缩性，使细棒离模比较困难，且制品表面易存在缺陷。为解决这一问题，提高制品表面质量，往往需要加大内脱模剂的用量，但这种方法会使内脱模剂残留在细棒表面，当细棒被植入到复合材料层合板中后，会影响细棒与层板的粘结性能。再有，细棒的截面直径一般在0.2至1.0mm之间，对于这种细度的复合材料制品，传统的拉挤技术，成型模具尺寸较大，成本较高，拉挤模具的加工也存在相当难度。另外，由于细棒在模具内的摩擦阻力较大，将细棒从模具中拉出需要较大的牵引力，而较大的牵引力容易造成增韧纤维断裂，影响产品的质量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提出一种复合材料增韧细棒的成型方法和装置。该成型方法和成型装置与现有的成型方法和拉挤设备不同，它是将现有技术的成型与加热均由成型模具完成的一体化方法分开，把成型模具从升温系统中独立出来，即成型模具只具有成型功能，细棒的升温固化采用单独的加热管道方式完成，具有功能明确，工艺易于控制，装置结构简单，体积小，制品质量提高等特点。

本发明拟解决所述成型方法技术问题的技术方案是，设计一种复合材料增韧细棒的成型方法，该成型方法包括以下步骤：首先，将已浸渍树脂的纤维束穿过初成型模具，初成型模具入口侧为锥型或抛物线型轮廓，出口侧为等截面轴向初模通孔模腔，轴向初模通孔模腔的截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状，从而制成与轴向初模通孔模腔截面形状一致的纤维束初步成型体；其次，预热或第一次加热初步成型体纤维束，预热温度为树脂的起始反应温度；再次，使预热后的纤维束进入第二次加热阶段，使纤维束上的树脂粘度增大，加热温度为树脂发生凝胶化的温度；又次，令加热后的纤维束进入定型模具，定型模具的入口侧和出口侧均采用锥型或抛物线型轮廓，且中间部分为等截面轴向定型通孔模腔，轴向定型通孔模腔的截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状；最后，把定型模具输出的纤维束送入第三次加热阶段，加热温度控制在在树脂的放热峰温度与反应终止温度之间，使细棒达到70％以上的固化度，从而使含树脂的纤维束固化成细棒产品；所述三次加热阶段的加热时间由细棒的尺寸及树脂的热性能决定，应满足使热量充分传导入细棒内部的要求；并且，纤维束在第一次加热阶段，第二次加热阶段及第三次加热的初始阶段均为悬空状态运行。

本发明拟解决所述成型装置技术问题的技术方案是，设计一种复合材料增韧细棒的成型装置，该成型装置适用于本发明所述的复合材料增韧细棒的成型方法，包括导纱装置、树脂槽、牵引装置和卷绕轴，其特征在于该成型装置在树脂槽与牵引装置之间，还包括依次工艺连接的初成型模具、第一段加热管道、第二段加热管道、定型模具和第三段加热管道；所述初成型模具入口侧为锥型或抛物线型轮廓，出口侧为等截面轴向初模通孔模腔，轴向初模通模腔孔的横截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状，初成型模具镶嵌在第一段加热管道入口侧的端盖上；所述定型模具的入口侧和出口侧均采用锥型或抛物线型轮廓，中间部分为等截面轴向定型通孔模腔，定型模具镶嵌在第二段加热管道出口侧的端盖上；所述第一段加热管道、第二段加热管道和第三段加热管道为具有可使纤维束以悬空状态无碍穿过的加热腔体；第一段加热管道纤维束的入口侧具有固定初成型模具的端盖，第二段加热管道细棒的出口侧具固定定型模具的端盖，所述三段加热管道紧密连接，并且初成型模具的轴向初模通孔中心线、定型模具的轴向定型通孔中心线与牵引装置夹持细棒的中心线安装在同一轴线上。

与现有技术相比，本发明复合材料增韧细棒的成型方法和装置，将成型模具分为初成型模具和定型模具，模具精度要求相对降较低，体积缩小，并从升温系统中独立出来，使成型模具只具有成型功能，制品拔出摩擦力减小；细棒的升温固化则采用单独的加热管道系统，降低了成本，简化了工艺；所得细棒制品表面无缺陷，无其他化学物质残留，能与预浸料层合板较好的粘结，完成增韧任务。

附图说明

图1是本发明复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的流程和结构示意图。

图2是本发明复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的初成型模具与第一段加热管道入口侧端盖装配的示意图。

图3是本发明复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的初成型模具剖面结构示意图。

图4是本发明复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例第一段加热管道入口侧端盖的剖面结构示意图

图5是本发明复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的导流槽结构示意图

图6是本发明复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的3个加热管道加热原理及结构示意图。

图7是本发明复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的定型模具剖面结构示意图。

图8是本发明复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的第三段加热管道导轮整体结构示意图。

图9是图8所述导轮在加热管道内的横截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明：

本发明设计的复合材料增韧细棒的成型方法（简称成型方法，参见图1-9）包括以下步骤：首先，将已浸渍树脂的纤维束5穿过一个初成型模具8，初成型模具入口侧81为锥型或抛物线型轮廓，出口侧82为长度4-18mm的等截面轴向初模通孔模腔，等截面轴向初模通孔82的截面形状为产品要求的截面形状，从而制成与轴向初模通孔82截面形状一致的纤维束初步成型体；其次，预热或第一次加热初步成型体纤维束5，预热温度为树脂的起始反应温度；再次，使预热后的纤维束5进入第二次加热阶段，使纤维束5上的树脂粘度增大，加热温度为树脂发生凝胶化的温度；又次，令加热后的纤维束5进入定型模具13，定型模具入口侧133和出口侧131均采用锥型或抛物线型轮廓，且中间具有长度为0.5-5mm的等截面轴向定型通孔132，轴向定型通孔132的截面形状为产品要求的截面形状；然后，把定型模具13输出的纤维束5送入第三次加热阶段，加热温度控制在树脂的放热峰温度与反应终止温度之间，使细棒达到70%以上的固化度，从而使含树脂的纤维束固化成细棒产品15；三次加热阶段的加热时间由细棒的尺寸及树脂的热性能决定，应满足使热量充分传导入细棒内部的要求，并且，纤维束在第一次加热阶段，第二次加热阶段及第三次加热的初始阶段（即树脂未固化的阶段）均为悬空状态运动。

本发明成型方法所述导纱方法，纤维束浸渍树脂的方法，牵引方法，及卷绕方法为现有技术。本发明成型方法采用模具成型工艺和升温固化工艺分开独立的方式进行，并且成型模具工艺分为初成型模具8和定型模具13两步工艺,而升温固化工艺分为三次进行。

本发明同时设计了复合材料增韧细棒的成型装置（简称成型装置，参见图1-9），该成型装置适用于本发明所述的成型方法，包括导纱装置3、树脂槽4、牵引装置16和卷绕轴17，其特征在于该成型装置在树脂槽4与牵引装置16之间，还包括依次工艺连接的初成型模具8、第一段加热管道10、第二段加热管道11、定型模具13和第三段加热管道14。

所述初成型模具8，要求具有一个可使已浸渍树脂的纤维束顺利穿过的轴向初模通孔模腔，可采用整体结构式模具，也可采用上下半模的组合结构式模具。为保证细棒尺寸精度，尽可能采用整体式模具。当细棒尺寸较细时，为便于加工，可考虑采用上下分离式的组合模具。初成型模具材质为硬质合金等耐磨金属材料，总长度或厚度为8-30mm，模腔表面粗糙度应高于或等于7级。初成型模具其入口侧81为锥型或抛物线型，其轮廓作用是去除纤维附着的多余树脂，降低纤维与模具间的摩擦；出口侧82为长度4-18mm的等截面轴向初模通孔，等截面通孔82长度若太长，对于整体式模具来说，不利于纤维束5的引入，而对于上下模半模式模具，在牵引细棒的过程中模具接缝处易夹卡纤维，导致细棒成型不良，而且模具过长加工难度大、成本高；若等截面轴向初模通孔的长度太短，不能起到较好的成型效果。轴向初模通孔82的截面形状与产品设计需要的最终细棒截面形状相同，可以是圆形、方形、三角形等，实施例以圆形截面的轴向初模通孔来具体说明。三种直径细棒初成型模具出口侧等截面通孔82的长度与成型效果如表1所示。由于细棒的直径较细，树脂的表面张力能使纤维束保持一定圆形截面状态，浸渍树脂的纤维束穿过此通孔后，能够初步成型为圆形。

表1复合材料细棒初成型模具等截面通孔82的长度与成型效果关系表

所述定型模具，要求具有一个可使初步固化树脂的纤维束顺利穿过的轴向定型通孔模腔，可采用整体式模具，也可采用上下半模的组合形式，为保证细棒尺寸精度，尽可能采用整体式模具，当细棒尺寸较细时，为便于加工可考虑采用上下分离式的组合模具。材质也为硬质合金等耐磨金属材料，总厚度或长度应在5-20mm之间，模腔表面粗糙度应高于或等于9级。定型模具的纤维束入口侧133和出口侧131均采用锥型或抛物线型轮廓，作用是降低纤维束与模具间的摩擦力。定型模具中间132为等截面定型通孔，等截面轴向定型通孔模腔的截面形状与所述轴向初模通孔模腔的截面形状前后一致，等截面定型通孔132的长度不宜过长，以降低拔出阻力，减小对纤维束张紧力传递的影响。定型模具等截面通孔132长度在0.5-5mm之间，作用是使纤维束定型。该等截面的定型通孔与产品设计需要的最终细棒截面形状相同。定型模具中间等截面通孔132的长度与定性效果的关系参见表2。在制造细棒前，定型模具两侧的锥形或抛物线形模腔131和133应涂抹脱模剂，利于清理堆积树脂，由于经初成型的纤维束已经去除多余树脂，其树脂含量与最终细棒树脂含量基本相同，纤维束经过定型模具后不会在定型模具入口处堆积大量树脂，但定型模具等截面通孔两侧仍需定期清理，以仿长时间积聚的树脂固化堆叠，刮滑细棒影响细棒定型。

表2复合材料细棒定型模具等截面通孔长度与定型效果关系表

所述升温固化采用预加热或第一次加热、第二次加热和第三次加热的方式进行，实施例采用加热管道方式加热。第一次加热，管道10的内温度使浸渍树脂的纤维束预热，且树脂不发生凝胶，预热温度为树脂的起始反应温度；使纤维束经过后，树脂具有较高的温度，但不发生凝胶状态。第二次加热，管道11内温度使纤维束上的树脂粘度增大，即将发生凝胶，第二次加热温度为树脂发生凝胶化的温度，使纤维束经过后在进入出口侧端盖12上的定型模具13时，树脂无流动性，但外力的作用仍可能改变其截面形状。在这段加热管道11中，要注意不能让纤维束过度加热，防止纤维束在进入定型模具13时已经固化定型，使定型模具13失去利用价值，且可能造成堵模。第三次加热，管道14内温度使纤维束上的树脂固化，第三次加热温度在树脂的放热峰温度与反应终止温度之间，使细棒达到70%或以上的固化度。若固化度略低即牵引速度加快，可以提高生产效率，未完全固化的部分可以通过后固化工序使其完全固化，但固化度太低，后道工序会使材料产生形变。当树脂的固化度达到70%后，细棒后道卷绕工序的弯曲变形表现为弹性变形，具有较好的尺寸稳定性，后道工序不会对材料产生形变。三次加热时间由细棒的几何尺寸及树脂的热性能决定，应满足使热量充分传导入细棒内部，具体时间可通过模拟分析计算得出。

所述加热管道是指具有一定长度可使纤维束以悬空状态无障碍穿过的加热腔体。加热方式可采用加热管或加热带等加热等方式。具体方式是：使用加热管加热，可将加热管固定在管道内部；采用加热带加热，可将加热带缠绕在管道外侧。加热管道的外侧套有保温层104，降低热量损耗。各加热管道的两侧配有端盖103，为使初成型模具8和定型模具13便于预热和安装，初成型模具8被嵌在第一段加热管道10入口侧的端盖9上，浸渍树脂的纤维束5在进入第一段加热管道10时，刚好从初成型模具8中拔出。定型模具13被嵌在第二段加热管道11出口侧的端盖12上，经初定型的细棒在离开第二段加热管道11时，随即完成了自身的定型。

所述第一段加热管道10的入口侧端盖9和第二段加热管道11的出口侧端盖12，留有令模具嵌入的透孔92。三段加热管道的其它端盖，留有令纤维束经过的过线孔106。需要注意的是，由于树脂固化前，外力的作用会改变纤维束的形状尺寸，因此纤维束5在固化前和从初成型模具拔出后，在第一段加热管道10和第二段加热管道11内不应与其他物体接触，应让纤维束5处于悬空状态，也不要接触到加热管道端盖103上的过线孔106边缘。使纤维束5悬空的张力是由后序的牵引装置16提供。

所述第三段加热管道14出口侧安装有可转动的轴承导轮141，以支撑细棒15的输送，降低细棒15悬空的振动。由于树脂在第三段加热管道14出口处已经基本固化，细棒与其他物体接触也不会改变其尺寸形状。

所述三段加热管道紧密连接。

所述牵引装置16为现有技术，它一方面提供一定的速度，使纤维束以匀速经过所述两个模具及三段加热管道，另一方面提供令纤维束悬空所需的张力，使纤维束在第一段加热管道10和第二段加热管道11内保持平直，无碍平稳运行。

所述初成型模具8与定型模具13的通孔的中轴或中心线以及牵引装置16夹持细棒的中轴或中心线要安装在同一轴线上。

设t₁为细棒在第一段加热管道10的预热时间，t₂为细棒在第二段加热管道11的凝胶时间，t₃为细棒在第三段加热管道14的固化时间。则第一段加热管道10的长度L₁，第二段加热管道11的长度L₂，第三段加热管道14的长度L₃，与牵引细棒的速度v之间的关系为下式所述：

$\frac{L_1}{t_1}=\frac{L_2}{t_2}=\frac{L_3}{t_3}=v$

所述三段加热管道的长度和加热温度是根据细棒成型的牵引速度和树脂热性能决定的。所述三段加热管道加热时间由细棒的几何尺寸及树脂的热性能决定，应满足使热量充分传导入细棒内部，具体时间可通过模拟分析计算得出。由于设备三段加热管道长度是根据某一种树脂体系设计的，而对于其他的树脂体系，若计算所得的三段加热管道长度与现有细棒成型设备的三段加热管道长度有所不同，可通过适当调整预先设计的三段加热温度，来满足其他树脂体系细棒的成型固化工艺需求。

对于细棒的成型若只使用一个模具，即只使用初成型模具也能得到具有一定截面尺寸的细棒，但由于纤维束经过第一段加热管道后，虽然树脂的表面张力能使纤维束5基本保持圆形截面状态，但由于此时纤维束上5的树脂粘度变低，树脂流动性更强，截面形状在经过初定型模具8后仍会有略微变化，因此需要再次定型。纤维束5在经过第二段加热管道后，纤维束5上的树脂粘度增大，令纤维束5穿过定型模具，则已变形的纤维束5会再次成型为圆形，且树脂不具流动性，此后纤维束能够维持较恒定的形状尺寸。实践证明采用双模具成型可得到更理想的截面形状。若在第一段与第二段之间再引入一模具会增加了工艺控制的复杂性，影响牵引装置提供的张紧力在第一段10和第二段加热管道11中的传递，对细棒成型的作用并不大。

本发明成型装置与现有拉挤设备区别如表3所示。

表3现有拉挤设备与本发明成型装置的区别

本发明所述增韧细棒由增强相纤维和基体相树脂组成。选用的增强相纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、碳化硅纤维等单束高强、高模纤维长丝。该细棒的横截面呈圆形，细棒的直径在0.2mm至1.5mm之间，基体树脂可以是环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂等热固性树脂，树脂的体积分数在60%以下。

下面给出本发明方法的优选实施例以进一步详细说明本发明（参见图1）：采用本发明所述的成型装置与方法制备直径为0.50mm的复合材料细棒15（简称细棒15）；一束3k碳纤维束2从纱筒1中被引出，经过导纱装置3的引导，进入树脂槽4中浸渍树脂；浸脂纤维束5（简称纤维束5）经过刮胶辊6后进入初成型模具8，初成型模具8嵌装在第一段加热管道10入口侧的端盖9上，继而纤维束5进入第一段加热管道10中进行预热，再经过第二段加热管道11使浸脂纤维束5上的树脂发生凝胶，提高树脂的粘度。定型模具13嵌装在第二段加热管道11出口侧的端盖12上，浸脂纤维束5经过定型模具13后截面尺寸定型；最后经过第三段加热管道14进行固化，从而形成复合材料细棒15；牵引装置16将复合材料细棒15从第三段加热管道14中牵出，同时提供浸脂纤维束5在所述第一、第二和第三段加热管道10、11和14中悬空所需的张力，最后卷轴17将复合材料细棒15卷装好，以供运输和贮存。

本发明实施例所述树脂采用的是E51型环氧树脂、酸酐固化剂及叔胺促进剂，按100:85:1.6的质量比构成的混合物或体系树脂。该体系树脂起始反应温度为80℃、凝胶温度为118℃、峰值放热温度为141℃，反应终止温度为175℃；所述第一、第二和第三段加热管道10、11和14的温度分别确定为80℃，118℃和160℃，后固化温度为175℃；在恒温80℃下直径为0.5mm的细棒15被充分预热所需时间为45s，恒温118℃下发生凝胶时间为28s，恒温160℃下达到70%的固化度时间为80s，因此确定第一段、第二段和第三段加热管道有效加热长度分别为400mm，250mm和700mm，细棒15的牵引速度为0.5m/min；为降低树脂粘度，提高树脂对纤维的浸润效果，树脂槽4温度控制在45℃左右。

本实施例的初成型模具8和定型模具13均采用整体式模具。

所述初成型模具8嵌装在第一段加热管道10的端盖9上（参见图2）。初成型模具8（参见图3）的一侧为锥型轨道81，是纤维束5的入口侧；另一侧是等截面圆形轨道82，是纤维束5拔出的一侧，实施例的总厚度或总长度（包括锥形入口侧81和等截面轨道82侧）为15mm，其中等截面圆形轨道82侧的长度为7mm，圆形轨道直径为0.5mm。初成型模具8的内腔表面粗糙度等级为7级。初成型模具8上的凸台83用于将模具经螺栓91固定在第一段加热管道10的端盖9上（装配方式参见图2）。

第一段加热管道10的端盖9的剖面结构参见图4。初成型模具8嵌入到透孔92内。螺纹孔93用于螺栓91的紧固。端盖外沿94扣在第一段加热管道10的入口侧。

导流槽7（参见图5）连接在初成型模具8的锥型轨道81一侧与树脂槽4之间，作用是将纤维束5被初成型模具8挤出的多余树脂导流回到树脂槽4内。

第一段、第二段和第三段加热管道10、11和14的升温原理相同（参见图6）。钢管101的为壁厚1mm，钢管101外侧均匀缠有加热带102，其作用是加热钢管101，从而加热管内空气。在加热带外侧套有厚度为10mm的石棉保温层104，以降低热量损耗。钢管端侧配有端盖103，此端盖结构是加热管道非内嵌模具式端盖的结构。作用一方面减少热量散失，另一方面固定管105。端盖103上开有过线孔106以便纤维束穿过。固定管105用于固定温度传感器107。温度传感器107的导线108穿过固定管105，传感器头端从管105的槽中探出。钢管101被加热后，将热量传导到钢管101内的空气，温度传感器107探测管101内空气温度，从而控制加热带的加热与否。

定型模具13嵌在第二段加热管道出口侧的端盖12上，其装配方式与初成型模具相同。定型模具13的剖面结构可参见图7，总厚度为11mm，模具两侧均为抛物线型轮廓，中间是等截面圆形轨道132，其中等截面轨道132长度为1mm，两侧的抛物线轮廓131和133与等截面轨道轮廓132相切。抛物线轮廓131的作用是降低纤维束与模具的摩擦，防止模具入口侧堆积树脂，抛物线轮廓133的作用是防止定型模具13出口侧刮划细棒。该模具内腔，包括抛物线型轮廓131和133及等截面圆形轨道132的表面粗糙度等级为9级。

第三段加热管道14与另外两段相比，安装有3个可转动的导轮141，分别在距管道出口处350mm、200mm和50mm的位置，安装方法参见图8，导轮141为陶瓷轴承导轮，固定在圆杆142上，圆杆142固定在支撑架143，支撑架143底部为圆弧形结构，作用是便于在加热管道14内固定。导轮141的作用就是支撑细棒15，降低细棒15的振动，由于此时细棒15已基本固化，对其支撑不会改变其形状。固定温度传感器107的管105从导轮141下面，与支撑架143之间穿过。第三段加热管道14的横截面结构参见图9。

第一段加热管道10、第二段加热管道11和第三段加热管道14之间紧凑相连接。

所述牵引装置16采用两对罗拉实现对细棒15的牵引，并提供细棒15在加热管道内部悬空所需的张力。已基本固化的细棒15有较好的弯曲韧性和尺寸稳定性，为方便细棒15的储存和运输，可将细棒15卷绕在直径大于150mm的卷轴17上。最后通过后固化工艺，即将已缠绕细棒的卷轴17放入烘箱加热，温度为175℃，加热时间为1小时，使细棒完全固化。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明技术方案进行的非本质修改或者等同替换，并不能脱离本发明技术方案的宗旨和范围，且均应在本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种复合材料增韧细棒的成型方法，该成型方法包括以下步骤：首先，将已浸渍树脂的纤维束穿过初成型模具，初成型模具入口侧为锥型或抛物线型轮廓，出口侧为等截面轴向初模通孔模腔，轴向初模通孔模腔的截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状，从而制成与轴向初模通孔模腔截面形状一致的纤维束初步成型体；其次，预热或第一次加热初步成型体纤维束，预热温度为树脂的起始反应温度；再次，使预热后的纤维束进入第二次加热阶段，使纤维束上的树脂粘度增大，加热温度为树脂发生凝胶化的温度；又次，令加热后的纤维束进入定型模具，定型模具的入口侧和出口侧均采用锥型或抛物线型轮廓，且中间部分为等截面轴向定型通孔模腔，轴向定型通孔模腔的截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状；最后，把定型模具输出的纤维束送入第三次加热阶段，加热温度控制在在树脂的放热峰温度与反应终止温度之间，使细棒达到70%以上的固化度，从而使含树脂的纤维束固化成细棒产品；所述三次加热阶段的加热时间由细棒的尺寸及树脂的热性能决定，应满足使热量充分传导入细棒内部的要求；并且，纤维束在第一次加热阶段，第二次加热阶段及第三次加热的初始阶段均为悬空状态运行。

2.一种复合材料增韧细棒的成型装置，该成型装置适用于权利要求1所述的复合材料增韧细棒的成型方法，包括导纱装置、树脂槽、牵引装置和卷绕轴，其特征在于该成型装置在树脂槽与牵引装置之间，还包括依次工艺连接的初成型模具、第一段加热管道、第二段加热管道、定型模具和第三段加热管道；所述初成型模具入口侧为锥型或抛物线型轮廓，出口侧为等截面轴向初模通孔模腔，轴向初模通模腔孔的横截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状，初成型模具镶嵌在第一段加热管道入口侧的端盖上；所述定型模具的入口侧和出口侧均采用锥型或抛物线型轮廓，中间部分为等截面轴向定型通孔模腔，定型模具镶嵌在第二段加热管道出口侧的端盖上；所述第一段加热管道、第二段加热管道和第三段加热管道为具有可使纤维束以悬空状态无碍穿过的加热腔体；第一段加热管道纤维束的入口侧具有固定初成型模具的端盖，第二段加热管道细棒的出口侧具固定定型模具的端盖，所述三段加热管道紧密连接，并且初成型模具的轴向初模通孔中心线、定型模具的轴向定型通孔中心线与牵引装置夹持细棒的中心线安装在同一轴线上。

3.根据权利要求2所述的复合材料增韧细棒的成型装置，其特征在于所述初成型模具的厚度或长度为8-30mm，其中的等截面轴向初模通孔模腔的厚度或长度为4-18mm；所述定型模具的厚度或长度为5-20mm，其中间部分的等截面轴向定型通孔模腔的厚度或长度为0.5-5mm。

4.根据权利要求2所述的复合材料增韧细棒的成型装置，其特征在于所述轴向初模通孔模腔的截面形状与增韧细棒产品设计需要的截面形状相同，为圆形、方形或三角形；所述等截面轴向定型通孔模腔的截面形状与所述轴向初模通孔模腔的截面形状前后一致。