CN109648888A - 一种复合材料空腔盒段液态成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料空腔盒段液态成型方法。它包含下列步骤:铺贴蒙皮及芯模坯体、组装芯模及次流道、铺贴上蒙皮、组装上模具及其他模具、树脂注射、脱离各模具。本发明所涉及的成型工艺方法用于液态成型复合材料空腔盒段,与现有技术相比,该方法解决了注射路径长、周期长、易引发贫胶缺陷的问题,避免了因长时间注射及端部注射可能引起的树脂粘度变大、注射困难,提高了零件的制造效率,降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料制造技术领域,具体地说是一种复合材料空腔盒段液态成型方法。
背景技术
复合材料常被应用于各种复杂的盒段结构,多腔盒段是应用最为典型的盒段结构,也是液态成型工艺中难度较高的结构,一般采用端部注射的方法,这种方法存在的问题包括:1)纵向流动长度较大,树脂流动时间长,热固性树脂的粘度会随时间延长而升高,导致浸透性变差,易在末端形成缺陷;2)盒段纵墙渗透困难,树脂沿纤维方向的流动性远高于Z向,在零件厚度较大的情况下,会发生难以渗透的问题;3)注射时间长,制造成本高。复合材料的液态成型一般仅在零件的某一侧或两侧设置流道,能够满足中小型复合材料零件的制造,但大型的复合材料空腔盒段在使用传统工艺成型时,会发生局部未渗透的情况,对于零件的质量造成影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提出一种复合材料空腔盒段液态成型工艺方法,该方法具有高效率、操作简便的特点,将树脂流道深入至复合材料坯体内部,使填充及流道一体化,缩短注射流动与纤维布坯体直接的流动距离,使树脂在短时间内流动至远端,在树脂低粘度的状态下完成注射,提高零件成型质量。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种复合材料空腔盒段液态成型工艺方法,包括以下步骤:
1)液态成型流道分为主流道与次流道,主流道分布于底模具上,次流道为预置流道,放置在复合材料空腔盒段的三角形拐角处,次流道上分布有流通孔;
2)首先在下模具上铺贴空腔盒段的下蒙皮及在各芯模上分别铺贴坯体,然后将各芯模连同坯体在下蒙皮上组装,同时将次流道放置在两芯模及蒙皮形成的三角区位置;
3)芯模、下蒙皮和次流道组装完成后,在芯模另外一侧同样放置次流道,完成后,在上面铺贴上蒙皮,并放置上模具、底模具及顶模具,其中,芯模位于上模具、下模具之间,底模具位于上模具、下模具、芯模的后端,顶模具位于上模具、下模具、芯模的前端,上模具、下模具、顶模具、底模具构成封闭空间,用螺栓锁紧模具后注射树脂;
4)树脂注射口在底模具上,注射口与主流道相互连同,树脂首先流满主流道,然后沿次流道向空腔盒段内部流动,树脂流经流通孔时,通过流通孔向空腔盒段的纤维布中渗透;
5)树脂注射完成后,按照树脂固化工艺固化零件,固化结束脱离上模具、底模具、顶模具及芯模,次流道留在零件中。
作为优选,次流道为与注射树脂相容的塑料,截面为三角形,壁厚范围为:0.3mm~1.0mm,
作为优选,次流道上的流通孔分布于三角形次流道的三个面上,在次流道长度方向均匀分布。
采用上述技术方案后,本发明的有益效果如下:
本发明利用了复合材料空腔盒段的结构三角区,并在其中预置三角形次流道,将树脂在短时间内引流至盒段远端,树脂通过次流道管壁上的小孔向外渗透到纤维布中,缩短了树脂流至远端的流动时间,减少了整个注射过程经历的周期。
采用本发明的工艺方法可使盒段在更短时间内完成注射,使树脂在低粘度状况下渗透到盒段的各位置,避免了长时间注射导致的树脂粘度变大的状况,更能够满足大型盒段液态成型的需求,内部增加的次流道也使树脂更易渗透到结构复杂的部位,减少树脂无法渗透造成的内部缺陷数量。同时,更短的注射时间也提高了零件成型效率,降低了能耗,使零件成型制造更快捷、成本更低、质量及重复性更高。
附图说明
图1为本发明中复合材料空腔盒段零件外形俯视示意图;
图2为复合材料空腔盒段零件正视剖视示意图;
图3为复合材料空腔盒段坯体、芯模、上模具、下模具的组装示意图;
图4为次流道截面示意图;
图5为图4中次流道的侧视图;
图6为底模具位置结构示意图;
图7为空腔纵墙及局部示意图;
图8为顶模具示意图;
具体实施方式
为了使本发明更容易被清楚理解,以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作以详细说明。
首先铺贴下蒙皮坯体及各芯模坯体,将纤维布按照预定铺层依次铺贴在下模具及芯模上,然后在下蒙皮坯体上组装芯模及其上的坯体,芯模在蒙皮上组装的同时,将次流道放置在芯模之间且贴近下蒙皮坯体的R角处,每个位置放置一条次流道,完成后,将组装完成的坯体用真空袋封装,并抽真空压实。
去掉真空袋,在各芯模上部形成的三角区同样放置次流道,然后在其上铺贴上蒙皮,完成后,组装上模具、底模具及顶模具,用螺栓连接各模具并锁紧。
模具的注胶口与树脂罐连接,出胶口与真空系统连接,出胶口抽真空后,使树脂通过位于底模具上的注胶口注入模具内部,树脂首先流入底模具上的主流道,然后一部分树脂通过纤维布向内部渗透流动,另一部分树脂流入次流道中,次流道横截面为三角形空腔,树脂在其中的流动速度远高于在纤维布中的渗透速度,树脂将在较短时间流至次流道远端。次流道侧壁分布了流通孔,树脂沿流通孔向纤维布中渗透。
树脂注射完成后,关闭注胶及出胶口,将温度升高至树脂固化温度使零件固化,固化后,分离上模具、下模具、底模具、顶模具及芯模,得到复合材料空腔盒段。
实施例1:
以复合材料三腔盒段为实施例,图1揭示了复合材料三腔盒段零件外形俯视示意图,图2揭示了复合材料三腔盒段零件正视剖视示意图,图3揭示了复合材料三腔盒段坯体、芯模、上模具、下模具的组装示意图,图4揭示了次流道截面示意图,图5为图4中次流道的侧视图,各面分布流通孔19,图6揭示了底模具示意图,底模中按照零件横截面分布了主流道16,图7为空腔纵墙1及局部示意图,图8为顶模具示意图。
复合材料三腔盒段主体由下蒙皮22、上蒙皮1、纵墙2,纵墙4,纵墙6,纵墙8组成。
在芯模3、芯模10、芯模11、芯模12、芯模13上按照预定铺层铺贴纤维布,形成芯模纤维布坯体,同时在下模具15上铺贴下蒙皮22坯体。
在铺贴完的下蒙皮22上进行组装,首先放置芯模3,然后在芯模3下部R区(两个相邻芯模与下模具15之间的空隙)位置放置次流道18,然后按照这种规则依次放置:芯模10、次流道18、芯模11、次流道18、芯模12、次流道18、芯模13,完成后,用真空袋密封组装后的坯体,真空压实,使各芯模之间贴合紧密。
真空压实完毕后,去掉真空袋,在每两个芯模上部的R区(两个相邻芯模与上模具14之间的空隙)之间再次放置次流道18,分别位于:芯模3与芯模10之间、芯模10与芯模11之间、芯模11与芯模12之间、芯模12与芯模13之间。放置完成后,在上部按铺层铺贴上蒙皮1。上蒙皮1铺贴完成后,组装上模具14、底模具17、顶模具7,用螺栓锁紧各模具。各模具的位置关系是,各芯模位于上模具14、下模具15之间,底模具17位于上模具、下模具、各芯模(芯模3、芯模10、芯模11、芯模12、芯模13)的后端,顶模具7位于上模具14、下模具15、各芯模(芯模3、芯模10、芯模11、芯模12、芯模13)的前端;上模具、下模具、顶模具、底模具构成封闭空间。
如图6、图7所示,注胶口5、主流道16位于底模具17上,底模具17的注胶口5在外部与树脂罐连接,树脂在压力下从底模具17中的注胶口5流入主流道16,流满主流道后,一部分树脂通过纤维布向坯体内渗透流动,另一部分流入次流道18,树脂沿次流道18空腔向远端灌注,次流道18流满后,树脂在压力下通过次流道18上的流通孔19向外部的纤维布坯体流动,坯体灌注完毕后,将注胶口5和顶模具7上的出胶口20关闭。将温度升高至树脂固化温度,使零件固化,固化完成后,分离各模具,得到复合材料三腔盒段。
采用该种方法成型的复合材料空腔盒段效率高、操作简单。以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种复合材料空腔盒段液态成型方法,其特征在于包括以下步骤:
1)液态成型流道分为主流道与次流道,主流道分布于底模具上,次流道为预置流道,放置在复合材料空腔盒段的三角形拐角处,次流道上分布有流通孔;
2)首先在下模具上铺贴空腔盒段的下蒙皮及在各芯模上分别铺贴坯体,然后将各芯模连同坯体在下蒙皮上组装,同时将次流道放置在两芯模及蒙皮形成的三角区位置;
3)芯模、下蒙皮和次流道组装完成后,在芯模另外一侧同样放置次流道,完成后,在上面铺贴上蒙皮,并放置上模具、底模具及顶模具,其中,芯模位于上模具、下模具之间,底模具位于上模具、下模具、芯模的后端,顶模具位于上模具、下模具、芯模的前端,用螺栓锁紧模具后注射树脂;
4)树脂注射口在底模具上,注射口与主流道相互连同,树脂首先流满主流道,然后沿次流道向空腔盒段内部流动,树脂流经流通孔时,通过流通孔向空腔盒段的纤维布中渗透;
5)树脂注射完成后,按照树脂固化工艺固化零件,固化结束脱离上模具、底模具、顶模具及芯模,次流道留在零件中。
2.根据权利要求1所述的复合材料空腔盒段液态成型工艺方法,其特征在于:次流道材料为与注射树脂可相容的塑料,截面为三角形,壁厚范围为:0.3mm~1.0mm。
3.根据权利要求1所述的复合材料空腔盒段液态成型工艺方法,其特征在于:次流道上的流通孔分布于三角形次流道的三个面上,在次流道长度方向均匀分布。
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