CN111702993B - 一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具及其使用方法，在矩形模具外表面套上密封层后将其安装在缠绕机上；然后按制品四角区域的厚度设计矩形模具外表面纤维铺层并进行湿法缠绕，缠绕完成后在四个侧面安装组合外模挤压纤维铺层到设计的外形尺寸；最后整体进入固化炉进行固化，固化完全后脱模并修正矩形梁制品外表面；其通过模具的设计和工艺的改进，制备的矩形梁类制品四面中心区域向内凸起，矩形梁外表面规整，减少对外表面的加工，避免对纤维的切断，矩形梁整体性好，力学性能和抗疲劳性能更优异。

Description

一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具及其使用方法
技术领域
本发明涉及复合材料结构领域，具体涉及一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具及其使用方法。
背景技术
复合材料矩形梁因其结构整体性好、抗弯性能优异，在一些复合材料桁架结构、绝缘型高空作业车绝缘臂等领域应用广泛。复合材料湿法缠绕是将玻璃纤维纱或纤维布带浸渍树脂胶液后缠绕至芯模上形成制品的一种工艺。复合材料矩形梁可采用布转制工艺、拉挤和纤维湿法缠绕等工艺，湿法缠绕工艺因其纤维铺层可灵活设计、综合力学性能优异的特点，是制备矩形梁的理想成型工艺。然而矩形空心梁在湿法缠绕制备时，由于纤维着力点在矩形模具的四个角区域、张力大，而矩形四个面中心区域纤维张力小，因此缠绕成型后，矩形梁四面中心区域树脂含量高，壁厚比四个角区域厚很多。如果中心模具采用钢模，制品四面中心区域厚度厚向外凸起，不平整。即使采用外力加压，也不能压平。然而，很多矩形梁，比如高空作业车矩形绝缘臂要求外形为规整矩形，方便绝缘臂平稳收缩，通常采用的方法是复合材料固化后，对外表面进行加工，切除四面中心区域壁厚的部分，因此切断了缠绕纤维，严重影响复合材料矩形梁整体力学性能和耐疲劳性。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具及其使用方法，其通过模具的设计和工艺的改进，制备的矩形梁类制品四面中心区域向内凸起，矩形梁外表面规整，减少对外表面的加工，避免对纤维的切断，矩形梁整体性好，力学性能和抗疲劳性能更优异。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具，具体包括如下步骤：
包括矩形模具，所述矩形模具的四边侧面上开设有镂空区域，所述矩形模具的外圆周侧面上套有一圈密封层，所述密封层的内圆周长与矩形模具外圆周长相同，所述矩形模具的外围还设有用于挤压矩形梁的组合外模，所述组合外模由若干个拼接在一起的外模板组成，所述矩形模具、所述密封层以及所述组合外模的宽度相同。
优选地，所述密封层的材质选用橡胶或塑料。
优选地，所述矩形模具的材质选用Q235钢。
优选地，所述镂空区域的长度占其所在矩形模具侧面长度的1/3～1/2。
本发明还提供一种上述湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具的使用方法，具体包括如下步骤：
S1、在矩形模具外侧面套上一圈密封层后，将整个矩形模具安装在缠绕机上；
S2、根据所需制品矩形梁四角区域的厚度设计纤维铺层并进行湿法缠绕；
S3、湿法缠绕完成后，在矩形模具的四个侧边使用组合外模，将若干个外模板慢慢向内合拢挤压纤维铺层，当相邻两个外模板的端点均贴在一起时纤维铺层被挤压到设计的外形尺寸；
S4、将步骤S3中制成的整体部件送入固化炉进行固化；
S5、固化完全后拆掉组合外模，将形成的矩形梁外表面适当修整得到设计外形尺寸。
本发明的有益效果在于：本方法中磨具机构简单，操作方便，其制备的矩形梁类制品四面中心区域向内凸起，矩形梁外表面规整，减少了对外表面的加工，避免了对纤维的切断，矩形梁整体性好，力学性能和抗疲劳性能优异。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的矩形模具的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的矩形梁湿法缠绕完成时截面图；
图3为本发明实施例提供的组合外模挤压矩形梁时的示意图。
附图标记说明：
1、矩形模具；2、组合外模；3、镂空区域；4、密封层；5、矩形梁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具，具体包括矩形模具1，矩形模具1的材质选用Q235钢，所述矩形模具1的四边侧面上开设有镂空区域3，所述镂空区域3的长度占其所在矩形模具1侧面长度的1/3～1/2，所述矩形模具1的外圆周侧面上套有一圈密封层4，所述密封层4的材质选用橡胶或塑料，所述密封层4的内圆周长与矩形模具1外圆周长相同，所述矩形模具1的外围还设有用于挤压矩形梁5的组合外模2，所述组合外模2由若干个拼接在一起的外模板组成，所述矩形模具1、所述密封层4以及所述组合外模2的宽度相同。
本实施例还提供一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具的使用方法，具体包括如下步骤：
S1、在矩形模具1外侧面套上一圈密封层4后，将整个矩形模具1安装在缠绕机上；采用密封层4能够保证湿法缠绕时，树脂不向模具内部渗流；
S2、按照所需制品矩形梁5四角区域的厚度设计纤维铺层并进行湿法缠绕；
S3、湿法缠绕完成后，在矩形模具1的四个侧边使用组合外模2，将若干个外模板慢慢向内合拢挤压纤维铺层，当相邻两个外模板的端点均贴在一起时纤维铺层被挤压到设计的外形尺寸，密封层4能够保证组合外模2向内挤压时，密封层4向内变形起到绷紧的作用；
S4、将步骤S3中制成的整体部件送入固化炉进行固化；
S5、固化完全后拆掉组合外模2，形成的矩形梁5外表面平整，而四侧边每侧边面中间区域壁厚、四角区域壁薄，中心区域壁厚向内凸；将形成的矩形梁5外表面适当修整得到设计外形尺寸。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具，其特征在于，包括矩形模具(1)，所述矩形模具(1)的四边侧面上开设有镂空区域(3)，所述矩形模具(1)的外圆周侧面上套有一圈密封层(4)，所述密封层(4)的内圆周长与矩形模具(1)外圆周长相同，所述矩形模具(1)的外围还设有用于挤压矩形梁(5)的组合外模(2)，所述组合外模(2)由若干个拼接在一起的外模板组成，所述矩形模具(1)、所述密封层(4)以及所述组合外模(2)的宽度相同。
2.如权利要求1所述的一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具，其特征在于，所述密封层(4)的材质选用橡胶或塑料。
3.如权利要求1所述的一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具，其特征在于，所述矩形模具(1)的材质选用Q235钢。
4.如权利要求1所述的一种湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具，其特征在于，所述镂空区域(3)的长度占其所在矩形模具(1)侧面长度的1/3～1/2。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的湿法缠绕成型复合材料矩形梁模具的使用方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、在矩形模具(1)外侧面套上一圈密封层(4)后，将整个矩形模具(1)安装在缠绕机上；
S2、根据所需制品矩形梁(5)四角区域的厚度设计纤维铺层并进行湿法缠绕；
S3、湿法缠绕完成后，在矩形模具(1)的四个侧边使用组合外模(2)，将若干个外模板慢慢向内合拢挤压纤维铺层，当相邻两个外模板的端点均贴在一起时纤维铺层被挤压到设计的外形尺寸；
S4、将步骤S3中制成的整体部件送入固化炉进行固化；
S5、固化完全后拆掉组合外模(2)，将形成的矩形梁(5)外表面适当修整得到设计外形尺寸。
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