CN110936634B - 一种泡沫夹层复合材料的成型方法 - Google Patents

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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
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Abstract

本发明涉及泡沫夹层复合材料成型领域，公开一种泡沫夹层复合材料棒件的成型方法。该方法主要包括以下步骤：(1)加工并拼接已发泡泡沫；(2)包裹待发泡泡沫片；(3)剪裁并包裹预浸料布；(4)合模并升温固化成型。本发明将预浸料布、待发泡泡沫片、已发泡泡沫三者进行结合，利用待发泡泡沫高温下发泡膨胀产生压力来为异形棒件加压，解决了复杂形状的复合棒件的成型问题，改善了成型过程中受力不均匀的问题，降低了生产制造的成本。

Description

一种泡沫夹层复合材料的成型方法
技术领域
本发明涉及泡沫夹层复合材料的成型领域，具体涉及一种异形泡沫夹层复合材料棒件的成型方法
背景技术
复合材料棒状构件由于其优良的化学稳定性、抗冲击性等性能被广泛应用于民用及军工领域中，相比于其他金属件，其重量轻、强度大、耐腐蚀，在航空航天领域的应用上更具有优势。复合材料构件的成型方法一般有气袋充气成型法或发泡材料膨胀成型法，气袋充气成型弊端为充入气体的压力难以掌控，若预成型件因所受压力的瞬间不稳定性而导致其管壁不均匀，会影响制品表观而且影响制品质量的稳定性。最主要的是该成型方法适用于结构简单的构件，对于多管路，多分支的复杂形构件来说，无法保证包裹预浸料时气袋具有尺寸精确的外形。
发泡材料膨胀成型法所用的填充材料为单组份发泡材料，虽可成型异形构件，但发泡材料售价不低，如若制造大尺寸复杂形状的复合构件，生产成本较高。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种泡沫夹层复合材料的成型方法，其具体涉及复合材料异形棒体的成型，这种方法不仅能解决复杂形状棒体的成型问题，而且还能改善成型过程中受力不均匀的问题，保证制品具有良好的性能，降低生产成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：一种泡沫夹层复合材料的成型方法，包括以下步骤：
第一，根据预成型件的形状结构加工并拼接已发泡泡沫，泡沫尺寸为制品尺寸减去预浸料尺寸和待发泡泡沫尺寸；
第二，将待发泡泡沫包裹在拼接好的已发泡泡沫的表面上，两者紧密贴合；
第三，根据制品外形的设计要求，剪裁预浸料布，将剪裁好的预浸料布一层一层包裹在待发泡泡沫的表面上；
第四，将预成型制件放入模具型腔内，使其与模具内壁紧密贴合；
第五，模具合模并预热；
第六，模具升温使待发泡泡沫发泡膨胀成型，发泡膨胀的过程中会产生一种由模具内部向外的压力，该压力会持续施加在最外层的预浸料布上，直至发泡完毕，预浸料在泡沫发泡的过程中固化成型得到所要的泡沫夹层复合材料棒件。
本发明所述复合材料成型方法，除适用于普通异形棒材外还适用于板材的成型。
本发明所述待发泡泡沫是指复合材料在最终成型前该泡沫尚未发泡，其发泡过程在复合材料成型的过程中实现。
本发明所述待发泡泡沫是一种厚度均匀的待发泡泡沫片材，厚度可在0.1到50mm之间。
本发明所述成型方法，成型过程中压力的施加是通过复合材料成型过程中包裹的待发泡泡沫在适当的温度下发泡膨胀，膨胀过程中会产生一种由内向外挤压的内力即成型压力，从模具内部不断的均匀施加在预浸料布上，使预成型件在成型过程中受力均匀，并且该成型方法还可通过改变待发泡泡沫的包裹厚度，来改变成型压力的大小，完成不同厚度的异形棒件的成型。
它相比其他的成型方法，优点在于，通过泡沫的加工、拼接等步骤能得到复杂形状制品的外形，在包裹预浸料时可以精确控制预浸料黏贴位置，这是异形结构制品采用传统气袋成型方法无法实现的。成型的压力通过待发泡泡沫能提供，已发泡泡沫和待发泡泡沫的结合，可以节约制品的生产成本，具有显著的优越性。
附图说明
图1为本发明实施例所要成型的泡沫夹层复合材料棒件示意图；
图2为本发明实施例所要成型的泡沫夹层复合材料棒件的截面示意图；
图3为本发明实施例成型泡沫夹层复合材料棒件模具的示意图；
图4为本发明实施例成型泡沫夹层复合材料棒件下模具铺层的截面示意图；
图5为本发明实施例成型泡沫夹层复合材料棒件合模后的截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施案例。
本实施例预成型的泡沫夹层复合材料棒件1，该棒件预浸料的厚度为3mm，长度为300mm，外径为40mm，泡沫夹层复合材料棒件的结构如图1所示。制造棒件1所用到的材料有碳纤维预浸料布2(固化温度为140℃)、待发泡泡沫片材3(发泡温度为140℃)、已发泡泡沫4，所用的待发泡泡沫片材厚度为1mm，体积膨胀率为10倍，碳纤维预浸料厚度为0.2mm。泡沫夹层复合材料棒件的截面如图2所示分为3层，最外层为碳纤维预浸料布2，中间层为待发泡泡沫片材3，最内层为已发泡泡沫4。
第一，根据预成型棒件1的形状结构加工并拼接出构造一样但直径小于其的已发泡泡沫4，已发泡泡沫4直径为32mm，由棒件1的外径(40mm)减去棒件1的厚度(3mm)×2减去中间层待发泡泡沫3的厚度(1mm)×2。
第二，将厚度为1mm的待发泡泡沫片材3包裹在拼接好的已发泡泡沫4的表面上，两者紧密贴合。
第三，根据制品外形的设计要求，剪裁预浸料布，将剪裁好的15层预浸料布包裹在待发泡泡沫片材3的表面上，得到预成型棒件1。
第四，将预成型棒件1放入图3模具的下模6中，使其与模具内壁紧密贴合，如图4所示。
第五，上模5与下模6位置对齐后慢慢放下合模，加压固定模具，如图5所示。
第六，模具先80℃预热半小时，随后升温使待发泡泡沫片材3在140℃下发泡膨胀成型，发泡膨胀的过程中会产生一种由模具内部向外的压力，该压力会持续施加在最外层的碳纤维预浸料布2上，直至发泡完毕。模具在140℃的温度条件下加热预浸料，然后其逐渐固化成型，两小时后停止加热，待模具降温后，开模，取出制品。得到所要的泡沫夹层复合材料棒件。
至此需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案并非对权利要求保护范围限制。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同等替换，并不能脱离本发明技术方案的实质，且均应在本发明权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种泡沫夹层复合材料的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一，根据预成型件的形状结构加工并拼接已发泡泡沫，泡沫尺寸为制品尺寸减去预浸料尺寸和待发泡泡沫尺寸；
第二，将待发泡泡沫包裹在拼接好的已发泡泡沫的表面上，两者紧密贴合，本步骤所采用的待发泡泡沫是一种厚度均匀的片材；
第三，根据制品外形的设计要求，剪裁预浸料布，将剪裁好的预浸料布一层一层包裹在待发泡泡沫的表面上；
第四，将预成型制件放入模具型腔内，使其与模具内壁紧密贴合；
第五，模具合模并预热；
第六，模具升温使待发泡泡沫发泡膨胀成型，发泡膨胀的过程中会产生一种由模具内部向外的压力，该压力会持续施加在最外层的预浸料布上，直至发泡完毕，预浸料在泡沫发泡的过程中固化成型得到所要的泡沫夹层复合材料棒件。
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