CN110039796B - 一种复合材料地铁操作台面板和制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合材料地铁操作台面板和制作工艺和制作工艺,面板从内到外依次包括:最内部的阻燃单向碳纤维层、阻燃单向碳纤维层两面的阻燃3K碳纤维层,阻燃3K碳纤维层外包覆的阻燃玻璃纤维层,阻燃玻璃纤维层为最外层;在安装时位于下面的阻燃玻璃纤维层表面粘接有补强金属件;复合材料地铁操作台面板上设置有扳键孔、按钮孔、推拉杆孔;按钮孔、推拉杆孔均穿过阻燃玻璃纤维层、阻燃单向碳纤维层、阻燃3K碳纤维层、补强金属件,扳键孔为盲孔。面板的制作工艺包括如下步骤:步骤(一):粗坯成型:步骤(二):数控加工:步骤(三):粘接。本发明绝缘性好、加工性能好、阻燃性好、机械性能好、刚性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料地铁操作台面板和制作工艺,属于轨道交通行业。
背景技术
随着轨道交通行业的快速发展,复合材料因其优异的机械性能,较轻的重量,使其在轨道交通行业上得到了广泛的应用。
目前的地铁操作台面板,包括以下几种:
铝合金材质:一般铝合金操作台面板,为了达到一定的强度,需要将操作台加工到5-10mm厚,随着厚度的增加,操作台重量直线上升。另外,一般铝合金操作台为了保证整体绝缘性,必须喷涂绝缘漆,后续使用时漆脱落后,有漏电的危险,并且铝合金的疲劳性能较差,连接处容易开裂破坏。
玻璃钢材质:一般玻璃钢材质操作台面板,采用玻璃纤维和不饱和聚酯湿法成型,成型后产品机械性能不能保证,成型工艺缺乏稳定性,一般不饱和树脂的阻燃不能保证,玻璃钢的刚性较差,如果需要保证刚性必然需要将面板加厚,这样面板重量将成几何倍数的增加,并且玻璃钢材质的面板后续板面刻字困难,工艺难选,采用机械刻字,容易裂纱,采用激光刻字,容易烧焦。
发明内容
针对上述问题,本发明的主要目的在于提供一种绝缘性好、阻燃性、加工性能好、机械性能好的复合材料地铁操作台面板。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种复合材料地铁操作台面板,所述复合材料地铁操作台面板从内到外依次包括:
最内部的阻燃单向碳纤维层、阻燃单向碳纤维层两面的阻燃3K碳纤维层,阻燃3K碳纤维层外包覆的阻燃玻璃纤维层,阻燃玻璃纤维层为最外层;在安装时位于下面的阻燃玻璃纤维层表面粘接有补强金属件;
复合材料地铁操作台面板上设置有扳键孔、按钮孔、推拉杆孔;
按钮孔、推拉杆孔均穿过阻燃玻璃纤维层、阻燃单向碳纤维层、阻燃3K碳纤维层、补强金属件,扳键孔为盲孔。
在本发明的具体实施例子中,所述阻燃玻璃纤维层的厚度范围为:0.15-0.25mm;阻燃单向碳纤维层的厚度范围为:3.0-4.1mm;阻燃3K碳纤维层3的厚度范围为:0.15-0.25mm;补强金属件的厚度范围为:3-4mm。
在本发明的具体实施例子中,所述阻燃玻璃纤维层的厚度为:0.2mm;阻燃单向碳纤维层的厚度为:3.6mm;阻燃3K碳纤维层的厚度为:0.2mm;补强金属件的厚度为:3.5mm。
在本发明的具体实施例子中,所述扳键孔的尺寸为长:30-40mm、宽12-18mm、深:3-5mm,两个短边有倒角;按钮孔为尺寸为通孔Φ25-Φ35;推拉杆孔尺寸为长:170-200mm、宽80-95mm、深:3-5mm;底面周圈有挡边。
在本发明的具体实施例子中,所述扳键孔的尺寸为36mm×16mm×4mm,两个短边有2mm×45°倒角;按钮孔为尺寸为通孔Φ30;推拉杆孔尺寸为186mm×87mm×4mm,底面周圈有6mm宽1mm厚的挡边。
在本发明的具体实施例子中,所述挡边包含:阻燃玻璃纤维层、阻燃3K碳纤维层3和部分阻燃单向碳纤维层。
一种复合材料地铁操作台面板的制作工艺,所述复合材料地铁操作台面板的制作工艺包括如下步骤:
步骤(一):粗坯成型:准备好制作操作台面板的粗坯;
步骤(二):数控加工:在步骤(一)中加工好的粗坯上打孔;
步骤(三):粘接:在步骤(二)中加工好的工件上粘接补强金属件7。
在本发明的具体实施例子中,所述粗坯成型包括如下步骤:
第一步:材料准备:按照表领取玻纤预浸料、碳纤维预浸料;在温度19-25℃、湿度70%以下的裁切间按照裁切工艺指导书,使用裁切机进行预浸料裁切,裁切完成后按照铺层表顺序进行排叠,并装入物料袋,进行密封;
第二步:模具准备
按照模具处理要求,将成型模具表面进行清洁;然后使用无尘布进行打脱模剂。新模具需要打至少5遍脱模剂。然后将模具搬运至温度19-25℃、湿度70%以下的铺层间;
第三步:铺层
按照铺层表在模具上进行铺层,每层预浸料之间用刮板进行赶气泡并压实,每3-4层制作临时真空袋进行辅助压实;
第四步:制袋
铺层完成后、接入热电偶,在铺层上铺脱模布、隔离膜、透气毡;并放置真空嘴,最后进行打真空袋;
第五步:固化
将制好袋的模具推入热压罐中,接上热电偶和真空嘴,使用控制电脑进行真空度检查,保证抽真空稳定后,关闭真空源,15分钟压力降不大于0.017MPa;设置固化程序,控制升温曲线及真空和压力系统;随后关闭热压罐罐门,打开程序进行自动控制固化;
第六步:脱模
固化后,拆卸真空管路及热电偶,将模具拉出热压罐;将模具上的辅料进行剥离,将产品用木楔子脱出模腔。
在本发明的具体实施例子中,所述数控加工包括如下步骤:
第一步:在机床上装上加工专用治具,并打开真空吸附,固定毛坯;
第二步:调入加工程序,并对产品进行定基准;
第三步:按照刀单,安装指定刀具进行内孔加工,并自检;
第四步:按照刀单,更换刀具进行外形加工,并自检;
第五步:拆卸加工后面板。
在本发明的具体实施例子中,所述粘接包括如下步骤:
第一步:材料准备:将粗坯待粘接面打磨粗化后送入温度19-25℃、湿度70%以下的胶合间,将待粘接金属件喷砂处理;然后将金属件和胶粘剂提前16小时放入胶合间同温;
第二步:粘接:按照胶粘剂的比例配置胶粘剂,搅拌均匀后,涂在待粘接面上,并使用玻璃微珠控制胶层厚度在0.1mm-0.3mm之间,然后使用胶粘治具进行加压,静置15-35小时固化;
第三步:清理:将粘接好的面板使用溶剂擦拭清理。
本发明的积极进步效果在于:本发明提供的复合材料地铁操作台面板和制作工艺有如下优点:
1.绝缘性好:外层采用玻璃纤维,彻底避免了碳纤维的自身的导电性能。
2.加工性能好:刻字区域使用3K碳纤维外观,不管是机械刻字还是激光刻字都能满足要求。
3.阻燃性:采用阻燃树脂体系的预浸料为主要材料。
4.机械性能好:采用干法铺贴,热压罐成型工艺。
5.刚性好:主要采用阻燃单向碳纤维预浸料铺贴,纤维模量高,产品刚性较好,设计性较强。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的铺层结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例,以详细说明本发明的技术方案。
图1为本发明的整体结构示意图,图2为本发明的铺层结构示意图。如图1和2所示:本发明提供的复合材料地铁操作台面板,该复合材料地铁操作台面板从内到外依次包括:最内部的阻燃单向碳纤维层2、阻燃单向碳纤维层2两面的阻燃3K碳纤维层3,阻燃3K碳纤维层3外包覆的阻燃玻璃纤维层1,阻燃玻璃纤维层1为最外层;在安装时位于下面的阻燃玻璃纤维层1表面粘接有补强金属件7;复合材料地铁操作台面板上设置有扳键孔4、按钮孔5、推拉杆孔6;按钮孔5、推拉杆孔6均穿过阻燃玻璃纤维层1、阻燃单向碳纤维层2、阻燃3K碳纤维层3、补强金属件7,扳键孔4为盲孔。
本发明中个层的作用如下:阻燃玻璃纤维层1保证面板成型后的电气强度满足绝缘要求;阻燃单向碳纤维层2保证面板的机械性能满足要求;阻燃3K碳纤维层3保证面板成型后激光刻字的材质需求;扳键孔4保证面板后续安装扳键装配要求;按钮孔5保证面板后续安装按钮装配要求;推拉杆孔6保证面板后续安装推拉杆装配要求;补强金属件7保证安装的按钮等背面支撑要求。
阻燃玻璃纤维层1的厚度范围为:0.15-0.25mm;阻燃单向碳纤维层2的厚度范围为:3.0-4.1mm;阻燃3K碳纤维层3的厚度范围为:0.15-0.25mm;补强金属件7的厚度范围为:3-4mm。优选参数如下:阻燃玻璃纤维层1的厚度为:0.2mm;阻燃单向碳纤维层2的厚度为:3.6mm;阻燃3K碳纤维层3的厚度为:0.2mm;补强金属件7的厚度为:3.5mm。
扳键孔4的尺寸为长:30-40mm、宽12-18mm、深:3-5mm,两个短边有倒角;按钮孔5为尺寸为通孔Φ25-Φ35;推拉杆孔6尺寸为长:170-200mm、宽80-95mm、深:3-5mm;底面周圈有挡边。优选参数如下:扳键孔4的尺寸为36mm×16mm×4mm,两个短边有2mm×45°倒角;按钮孔5为尺寸为通孔Φ30;推拉杆孔6尺寸为186mm×87mm×4mm,底面周圈有6mm宽1mm厚的挡边。挡边8包含:阻燃玻璃纤维层1、阻燃3K碳纤维层3和部分阻燃单向碳纤维层2。
本发明中的复合材料地铁操作台面板的制作工艺,该复合材料地铁操作台面板的制作工艺包括如下步骤:
步骤(一):粗坯成型:准备好制作操作台面板的粗坯;
步骤(二):数控加工:在步骤(一)中加工好的粗坯上打孔;
步骤(三):粘接:在步骤(二)中加工好的工件上粘接补强金属件7。
粗坯成型具体包括如下步骤:
第一步:材料准备:按照表领取玻纤预浸料、碳纤维预浸料;在温度19-25℃、湿度70%以下的裁切间按照裁切工艺指导书,使用裁切机进行预浸料裁切,裁切完成后按照铺层表顺序进行排叠,并装入物料袋,进行密封;
第二步:模具准备
按照模具处理要求,将成型模具表面进行清洁;然后使用无尘布进行打脱模剂。新模具需要打至少5遍脱模剂。然后将模具搬运至温度19-25℃、湿度70%以下的铺层间;
第三步:铺层
按照铺层表在模具上进行铺层,每层预浸料之间用刮板进行赶气泡并压实,每3-4层制作临时真空袋进行辅助压实;
第四步:制袋
铺层完成后、接入热电偶,在铺层上铺脱模布、隔离膜、透气毡;并放置真空嘴,最后进行打真空袋;
第五步:固化
将制好袋的模具推入热压罐中,接上热电偶和真空嘴,使用控制电脑进行真空度检查,保证抽真空稳定后,关闭真空源,15分钟压力降不大于0.017MPa;设置固化程序,控制升温曲线及真空和压力系统;随后关闭热压罐罐门,打开程序进行自动控制固化;
第六步:脱模
固化后,拆卸真空管路及热电偶,将模具拉出热压罐;将模具上的辅料进行剥离,将产品用木楔子脱出模腔。
数控加工具体包括如下步骤:
第一步:在机床上装上加工专用治具,并打开真空吸附,固定毛坯;
第二步:调入加工程序,并对产品进行定基准;
第三步:按照刀单,安装指定刀具进行内孔加工,并自检;
第四步:按照刀单,更换刀具进行外形加工,并自检;
第五步:拆卸加工后面板。
粘接具体包括如下步骤:
第一步:材料准备:将粗坯待粘接面打磨粗化后送入温度19-25℃、湿度70%以下的胶合间,将待粘接金属件喷砂处理;然后将金属件和胶粘剂提前16小时放入胶合间同温;
第二步:粘接:按照胶粘剂的比例配置胶粘剂,搅拌均匀后,涂在待粘接面上,并使用玻璃微珠控制胶层厚度在0.1mm-0.3mm之间,然后使用胶粘治具进行加压,静置24小时固化;
第三步:清理:将粘接好的面板使用溶剂擦拭清理。
本发明在面板成型模表面按照阻燃玻璃纤维层、局部阻燃3K碳纤维层、阻燃单向碳纤维层、阻燃玻璃纤维层的顺序铺贴后送入热压罐成型。
成型后将粗坯送入数控加工中心。数控加工加工出面板上的扳键孔、按钮孔、推拉杆孔以及面板外形。数控加工后将面板送入粘接间。将按钮背面支撑的金属件粘接到设计位置。
在本发明中,外层为阻燃玻璃纤维层1,满足产品电气绝缘要求。阻燃3K碳纤维层3为方便刻字部分,满足后续产品激光刻字要求。面板上按钮孔下方、扳键孔右侧的文字采用激光雕刻。
在本发明的具体实施例子中,面板主体采用单向碳纤维预浸料,热压罐成型,满足产品机械性能和刚性要求。
面板的主体采用阻燃单向碳纤维层2为主要材料,满足产品阻燃要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内,本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种复合材料地铁操作台面板,其特征在于:所述复合材料地铁操作台面板从内到外依次包括:
最内部的阻燃单向碳纤维层、阻燃单向碳纤维层两面的阻燃3K碳纤维层,阻燃3K碳纤维层外包覆的阻燃玻璃纤维层,阻燃玻璃纤维层为最外层;在安装时位于下面的阻燃玻璃纤维层表面粘接有补强金属件;
复合材料地铁操作台面板上设置有扳键孔、按钮孔、推拉杆孔;
按钮孔、推拉杆孔均穿过阻燃玻璃纤维层、阻燃单向碳纤维层、阻燃3K碳纤维层、补强金属件,扳键孔为盲孔;
所述阻燃玻璃纤维层的厚度范围为:0.15-0.25mm;阻燃单向碳纤维层的厚度范围为:3.0-4.1mm;阻燃3K碳纤维层的厚度范围为:0.15-0.25mm;补强金属件的厚度范围为:3-4mm。
2.根据权利要求1所述的复合材料地铁操作台面板,其特征在于:所述阻燃玻璃纤维层的厚度为:0.2mm;阻燃单向碳纤维层的厚度为:3.6mm;阻燃3K碳纤维层的厚度为:0.2mm;补强金属件的厚度为:3.5mm。
3.根据权利要求1所述的复合材料地铁操作台面板,其特征在于:所述扳键孔的尺寸为长:30-40mm、宽12-18mm、深:3-5mm,两个短边有倒角;按钮孔为尺寸为通孔Φ25-Φ35;推拉杆孔尺寸为长:170-200mm、宽80-95mm、深:3-5mm;底面周圈有挡边。
4.根据权利要求3所述的复合材料地铁操作台面板,其特征在于:所述扳键孔的尺寸为36mm×16mm×4mm,两个短边有2mm×45°倒角;按钮孔为尺寸为通孔Φ30;推拉杆孔尺寸为186mm×87mm×4mm,底面周圈有6mm宽1mm厚的挡边。
5.根据权利要求3或4所述的复合材料地铁操作台面板,其特征在于:所述挡边包含:阻燃玻璃纤维层、阻燃3K碳纤维层和部分阻燃单向碳纤维层。
6.一种复合材料地铁操作台面板的制作工艺,其特征在于:所述复合材料地铁操作台面板的制作工艺包括如下步骤:
步骤(一):粗坯成型:准备好制作操作台面板的粗坯;
步骤(二):数控加工:在步骤(一)中加工好的粗坯上打孔;
步骤(三):粘接:在步骤(二)中加工好的工件上粘接补强金属件;
所述粗坯成型包括如下步骤:
第一步:材料准备:按照表领取玻纤预浸料、碳纤维预浸料;在温度19-25℃、湿度70%以下的裁切间按照裁切工艺指导书,使用裁切机进行预浸料裁切,裁切完成后按照铺层表顺序进行排叠,并装入物料袋,进行密封;
第二步:模具准备
按照模具处理要求,将成型模具表面进行清洁;然后使用无尘布进行打脱模剂;新模具需要打至少5遍脱模剂;然后将模具搬运至温度19-25℃、湿度70%以下的铺层间;
第三步:铺层
按照铺层表在模具上进行铺层,每层预浸料之间用刮板进行赶气泡并压实,每3-4层制作临时真空袋进行辅助压实;
第四步:制袋
铺层完成后、接入热电偶,在铺层上铺脱模布、隔离膜、透气毡;并放置真空嘴,最后进行打真空袋;
第五步:固化
将制好袋的模具推入热压罐中,接上热电偶和真空嘴,使用控制电脑进行真空度检查,保证抽真空稳定后,关闭真空源,15分钟压力降不大于0.017MPa;设置固化程序,控制升温曲线及真空和压力系统;随后关闭热压罐罐门,打开程序进行自动控制固化;
第六步:脱模
固化后,拆卸真空管路及热电偶,将模具拉出热压罐;将模具上的辅料进行剥离,将产品用木楔子脱出模腔。
7.根据权利要求6所述的复合材料地铁操作台面板的制作工艺,其特征在于:所述数控加工包括如下步骤:
第一步:在机床上装上加工专用治具,并打开真空吸附,固定毛坯;
第二步:调入加工程序,并对产品进行定基准;
第三步:按照刀单,安装指定刀具进行内孔加工,并自检;
第四步:按照刀单,更换刀具进行外形加工,并自检;
第五步:拆卸加工后面板。
8.根据权利要求6所述的复合材料地铁操作台面板的制作工艺,其特征在于:所述粘接包括如下步骤:
第一步:材料准备:将粗坯待粘接面打磨粗化后送入温度19-25℃、湿度70%以下的胶合间,将待粘接金属件喷砂处理;然后将金属件和胶粘剂提前16小时放入胶合间同温;
第二步:粘接:按照胶粘剂的比例配置胶粘剂,搅拌均匀后,涂在待粘接面上,并使用玻璃微珠控制胶层厚度在0.1mm-0.3mm之间,然后使用胶粘治具进行加压,静置15-35小时固化;
第三步:清理:将粘接好的面板使用溶剂擦拭清理。
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