CN112078152B - 碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具 - Google Patents

碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具 Download PDF

Info

Publication number
CN112078152B
CN112078152B CN202011022703.6A CN202011022703A CN112078152B CN 112078152 B CN112078152 B CN 112078152B CN 202011022703 A CN202011022703 A CN 202011022703A CN 112078152 B CN112078152 B CN 112078152B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
fiber prepreg
cooling
female die
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011022703.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112078152A (zh
Inventor
敖文宏
程亚军
李成福
吕晓辰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Original Assignee
CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd filed Critical CRRC Changchun Railway Vehicles Co Ltd
Priority to CN202011022703.6A priority Critical patent/CN112078152B/zh
Publication of CN112078152A publication Critical patent/CN112078152A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112078152B publication Critical patent/CN112078152B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • 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
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • 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
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3005—Body finishings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具，成型方法包括：铺设下层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第一预设层数铺设在下凹模的表面；铺设上层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第二预设层数铺设在所述下层碳纤维预浸布上侧；合模，将上凹模合装在下凹模上；升温凝胶，对上凹模和下凹模升温，并使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同。脱模，降温后取下上凹模，取出成型部件。该成型方法可以有效控制碳纤维复合材料的部件局部力学性能。

Description

碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具
技术领域
本发明涉及零部件加工技术领域，更具体地说，涉及一种碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具。
背景技术
碳纤维复合材料作为一种新型复合材料凭借其优秀的力学性能在很多行业得到了越来越广泛的应用。近年来，随着轨道交通行业对于轻量化的日益增加，碳纤维复合材料在轨道交通构件中得到广泛应用。
侧墙立柱是轨道车辆车体侧墙结构中主要的承力结构，其在车身侧墙结构中普遍采用。采用碳纤维复合材料代替传统金属材料制作车身结构中所需的侧墙立柱可以在不降低自身力学性能的前提下，实现车身的轻量化。在实际应用过程中，在要求零件高强度的同时，往往还要求其整体或局部具有足够的塑性或韧性，以满足设计要求。在碳纤维复合材料冲压成型过程中其局部强度难以控制，但是实际工程设计要求往往需要实现梁的变强度控制。通过纤维布的铺层数量改变厚度虽然可以改变碳纤维复合材料的力学性能，但是变截面处会产生应力集中现象，导致该局部的强度极差，在碳纤维复合材料的制备过程中改变板厚会大幅度的提高成本然后提高性能而且在实际操作中很难实现。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种材质为碳纤维复合材料的部件的成型方法，该成型方法可以有效控制碳纤维复合材料的部件局部力学性能，本发明的第二个目的是提供一种用于上述成型方法的成型模具。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种碳纤维复合材料的部件的成型方法，包括：
铺设下层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第一预设层数铺设在下凹模的表面；
铺设上层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第二预设层数铺设在所述下层碳纤维预浸布上侧；
合模，将上凹模合装在下凹模上；
升温凝胶，对上凹模和下凹模升温，并使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同；
脱模，降温后取下上凹模，取出成型部件。
优选地，上述碳纤维复合材料的部件的成型方法中，所述步骤铺设下层碳纤维预浸布与步骤铺设上层碳纤维预浸布之间还包括步骤：
放置耐高温袋，将耐高温袋置于所述下层碳纤维预浸布的上侧且所述耐高温袋位于下凹模的凹槽内，所述耐高温袋内具有冷却液流动腔；
所述铺设上层碳纤维预浸布步骤具体为：将裁剪好的碳纤维预浸布按照第二预设层数铺设在所述耐高温袋和所述下层碳纤维预浸布上侧；
所述升温凝胶步骤具体为：对上凹模和下凹模升温，同时向所述冷却液流动腔内注入冷却液，所述冷却液流动腔内至少一个部位的冷却液流速和/或流量与其它部位的冷却液流速和/或流量不同以使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同。
优选地，上述碳纤维复合材料的部件的成型方法中，所述冷却液流动腔分隔成多个冷却区域，至少一个冷却区域与其余的所述冷却区域的冷却液流速和/或流量不同。
优选地，上述碳纤维复合材料的部件的成型方法中，所述步骤升温凝胶中，保持所述耐高温袋内的压力在0.5-1Mpa。
优选地，上述碳纤维复合材料的部件的成型方法中，所述步骤升温凝胶中，所述下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布的升温速率在25-40℃，所述下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布升温至145-150℃时停止升温。
一种碳纤维复合材料的部件的成型模具，包括上凹模和下凹模，还包括耐高温袋，所述耐高温袋内具有冷却液流动腔，所述耐高温袋能够置于所述上凹模和下凹模之间的凹槽内。
优选地，上述碳纤维复合材料的部件的成型模具中，所述冷却液流动腔分隔成多个冷却区域，至少一个冷却区域与其余的所述冷却区域的冷却液流速和/或流量不同。
优选地，上述碳纤维复合材料的部件的成型模具中，多个所述冷却区域依次串连，至少一个所述冷却区域的流通面积与其余所述冷却区域的流通面积不同。
优选地，上述碳纤维复合材料的部件的成型模具中，每个冷却区域内设置有截流板，至少一个冷却区域内的截流板与其余冷却区域内的截流板的截流面积不同。
优选地，上述碳纤维复合材料的部件的成型模具中，多个冷却区域中至少两个所述冷却区域并连，相互并连的所述冷却区域的进液通道上设置有流量调节阀。
由上可知，应用本发明提供的成型方法时，上凹模和下凹模同时升温，并使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同，部位之间的升温速率不同，进而使部位之间的玻璃化转变温度不同。玻璃化转变温度是指由玻璃态转变为高弹态所对应的温度。玻璃化转变是非晶态高分子材料固有的性质，是高分子运动形式转变的宏观体现，它直接影响到材料的使用性能和工艺性能，改变酚醛环氧树脂的玻璃化转换温度，直接影响碳纤维复合材料固化后的强度，因此部位之间的玻璃化转变温度不同，也会导致各部位之间的强度出现差异，进而实现了通过控制各部位的温升速率，以有效控制碳纤维复合材料的部件局部力学性能。
为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种碳纤维复合材料的部件的成型模具。由于上述的碳纤维复合材料的部件的成型方法具有上述技术效果，具有该碳纤维复合材料的部件的成型模具也应具有相应的技术效果。
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为本发明一种实施例提供的碳纤维复合材料的部件的成型方法的流程图；
图2为本发明另一种实施例提供的碳纤维复合材料的部件的成型方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的成型模具的剖视图；
图4为本发明实施例提供的上凹模的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的下凹模的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的耐高温袋处于鼓起状态时的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的耐高温袋处于鼓起状态时的剖视图。
在图1-7中：
1-上凹模、2-下凹模、3-耐高温袋、3a-冷却液流动腔、3b-截流板。
具体实施方式
本发明的第一个目的在于提供一种碳纤维复合材料的部件的成型方法，该成型方法可以有效控制碳纤维复合材料的部件局部力学性能，本发明的第二个目的是提供一种用于上述成型方法的成型模具。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1-图2，本发明提供了一种碳纤维复合材料的部件的成型方法，该成型方法主要用于加工材质为碳纤维复合材料的部件。
上述碳纤维复合材料的部件的成型方法包括步骤：
S1：铺设下层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第一预设层数铺设在下凹模2的表面；
具体地，将裁剪好的第一预设层数的碳纤维预浸布铺设在下凹模2的上表面，并且碳纤维预浸布与下凹模2的凹槽内壁及上表面均贴合，该处下凹模2的上表面是指其与下凹模2的凹槽槽口平齐的表面。该步骤中铺设的碳纤维预浸布为下层碳纤维预浸布。
S2：铺设上层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第二预设层数铺设在下层碳纤维预浸布上侧；
将裁剪好的第二预设层数的碳纤维预浸布铺设在下层碳纤维预浸布上侧。该步骤中铺设的碳纤维预浸布为上层碳纤维预浸布。
该处需要说明的是，该步骤中可以在下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布之间放置用于成型腔体的腔体成型件。下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布分别与腔体成型件的下表面及上表面贴合。
S3：合模，将上凹模1合装在下凹模2上；
将上凹模1和下凹模2合装在一起，上凹模1的凹槽和下凹模2的凹槽相对。
S4：升温凝胶，对上凹模1和下凹模2升温，并使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同。
该步骤中，同时使上凹模1和下凹模2升温，可以利用模压成型机使上凹模1和下凹模2同时升温。上凹模1和下凹模2升温以使下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布升温实现酚醛改性环氧树脂凝胶，并且在使下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布升温过程中使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同。换言之，上凹模1和下凹模2同时升温，并使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同。或者，上凹模1和下凹模2同时升温，并使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同且上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同。
S5：脱模，降温后取下上凹模1，取出成型部件。
由上可知，应用本发明提供的成型方法时，上凹模1和下凹模2同时升温，并使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同，部位之间的升温速率不同，进而使部位之间的玻璃化转变温度不同。玻璃化转变温度是指由玻璃态转变为高弹态所对应的温度。玻璃化转变是非晶态高分子材料固有的性质，是高分子运动形式转变的宏观体现，它直接影响到材料的使用性能和工艺性能，改变酚醛环氧树脂的玻璃化转换温度，直接影响碳纤维复合材料固化后的强度，因此部位之间的玻璃化转变温度不同，也会导致各部位之间的强度出现差异，进而实现了通过控制各部位的温升速率，以有效控制碳纤维复合材料的部件局部力学性能。
进一步地，当需要部件某一部位的强度和力学性能比其周围部位较好时，则控制部件该部位的温升速率高于其周围部位的温升速率即可。
另一实施例中，本发明还提供了另一种碳纤维复合材料的部件的成型方法包括步骤：
S1’：铺设下层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第一预设层数铺设在下凹模2的表面；
具体地，将裁剪好的第一预设层数的碳纤维预浸布铺设在下凹模2的上表面，并且碳纤维预浸布与下凹模2的凹槽内壁及上表面均贴合，该处下凹模2的上表面是指其与下凹模2的凹槽槽口平齐的表面。该步骤中铺设的碳纤维预浸布为下层碳纤维预浸布。
S11’：放置耐高温袋3，将耐高温袋3置于下层碳纤维预浸布的上侧且耐高温袋3位于下凹模2的凹槽内，耐高温袋3内具有冷却液流动腔3a；
该步骤中将干瘪的耐高温袋3置于下层碳纤维预浸布的上侧，干瘪的耐高温袋3即为内部没有充气的耐高温袋3。并且，干瘪的耐高温袋3置于下凹模2的凹槽内。
耐高温袋3内具有冷却液流动腔3a，可以向冷却液流动腔3a内注入冷却液，以使冷却液流动腔3a内的冷却液与下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布进行热交换。
S2’：铺设上层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第二预设层数铺设在耐高温袋3和下层碳纤维预浸布上侧；
将裁剪好的第二预设层数的碳纤维预浸布铺设在耐高温袋3和下层碳纤维预浸布上侧。该步骤中铺设的碳纤维预浸布为上层碳纤维预浸布。
该处需要说明的是，上层碳纤维预浸布的下表面一部分与耐高温袋3贴合，另一部分与下层碳纤维预浸布贴合。
S3’：合模，将上凹模1合装在下凹模2上；
将上凹模1和下凹模2合装在一起，上凹模1的凹槽和下凹模2的凹槽相对。
S4’：升温凝胶，对上凹模1和下凹模2升温，同时向冷却液流动腔3a内注入冷却液，冷却液流动腔3a内至少一个部位的冷却液流速和/或流量与其它部位的冷却液流速和/或流量不同以使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同。
该步骤中，同时使上凹模1和下凹模2升温，且同时向冷却液流动腔3a内注入冷却液，可以利用模压成型机使上凹模1和下凹模2同时升温。上凹模1和下凹模2分别与上层碳纤维预浸布和下层碳纤维预浸布的外表面进行热交换，冷却液流动腔3a内流动的冷却液与上层碳纤维预浸布和下层碳纤维预浸布的内表面进行热交换。冷却液流动腔3a内至少一个部位的冷却液流速和/或流量与其它部位的冷却液流速和/或流量不同，换言之，冷却液流动腔3a内至少一个部位的换热效率与其它部位不同，以使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同。
具体地，若冷却液流动腔3a内任意两个部位分别为第一部位和第二部位，第一部位的换热效率高于第二部位的换热效率，则成型的部件中与第一部位对应的位置比与第二部位对应的位置力学性能更好。
S5’：脱模，降温后取下上凹模1，取出成型部件。
降温后取下上凹模1，待耐高温气袋干瘪后，将其取出，取出成型的部件，除去部件成型时在边缘部位的毛刺飞边。
当然，在另外实施例中也可以通过控制上凹模1和/或下凹模2各部位的换热效率不同，进而实现下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同，在此不作限定。
在一具体实施例中，耐高温袋3内部的冷却液流动腔3a分隔成多个冷却区域，至少一个冷却区域与其余的冷却区域的冷却液流速和/或流量不同。换言之，至少一个冷却区域与其余的冷却区域的换热效率不同。如此，可以通过控制各个冷却区域内的冷却液流速和/或流量，进而控制部件与各个冷却区域对应的部位的升温速率，进而控制部件与各个冷却区域对应的部位的力学强度。
优选地，多个冷却区域可以依次串连。至少一个冷却区域的流通面积与其余冷却区域的流通面积不同。即通过设置各个冷却区域的流通面积，进而实现控制各个冷却区域的流速，以控制部件与各个冷却区域对应的部位的升温速率。
上述实施例中，每个冷却区域内设置有截流板3b，至少一个冷却区域内的截流板3b与其余冷却区域内的截流板3b的截流面积不同。截流板3b固定在冷却区域内以阻挡冷却液通过，通过设定截流板3b的面积可以实现调整冷却区域的流通面积。
当然，还可以通过其它方式改变各个冷却区域的流通面积，比如设置流量调节阀门等，在此不作限定。
在另一实施例中，多个冷却区域中至少两个冷却区域并连，相互并连的冷却区域的进液通道上设置有流量调节阀。通过在进液通道内设置流量调节阀，进而调节进入相互并连的冷却区域内的冷却液，同样可以实现控制各个冷却区域内的冷却液流速和/或流量。
另外，在步骤S4：升温凝胶或S4’：升温凝胶中，保持耐高温袋3内的压力在0.5-1Mpa。当然，也可以根据实际情况调整耐高温袋3内的压力为其它值，在此不作限定。
在步骤S4：升温凝胶或S4’：升温凝胶中，下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布的升温速率在25-40℃/h，换言之，下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布各个部位的升温速率在25-40℃/h之间。
优选地，下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布升温至145-150℃时停止升温。当然，也可以根据实际情况调整下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布的温度，在此不作限定。当下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布升温至145-150℃时，保持该温度1-1.5h，在此不作限定。
请参阅图3-图7，基于上述实施例中提供的成型方法，本发明还提供了一种成型模具，该成型模具可应用于上述成型方法。
上述碳纤维复合材料的部件的成型模具包括上凹模1、下凹模2和耐高温袋3。其中，耐高温袋3内具有冷却液流动腔3a，耐高温袋3能够置于上凹模1和下凹模2之间的凹槽内。可以向冷却液流动腔3a内注入冷却液，以使冷却液流动腔3a内的冷却液与下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布进行热交换。耐高温袋3置于上凹模1和下凹模2之间的凹槽内后，向耐高温袋3内充入冷却液以使耐高温袋3鼓起，鼓起的耐高温袋3的下表面及上表面分别与下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布贴合，以用于成型部件的腔体。
在一具体实施例中，耐高温袋3内部的冷却液流动腔3a分隔成多个冷却区域，至少一个冷却区域与其余的冷却区域的冷却液流速和/或流量不同。换言之，至少一个冷却区域与其余的冷却区域的换热效率不同。如此，可以通过控制各个冷却区域内的冷却液流速和/或流量，进而控制部件与各个冷却区域对应的部位的升温速率，进而控制部件与各个冷却区域对应的部位的力学强度。即通过控制每一个冷却区域的玻璃化转变温度，可以明显的提高或者降低部件的与冷却区域对应的部位的强度。
冷却区域可以为2-4个，当然还可以根据实际情况为其它数值，在此不作限定。
优选地，多个冷却区域可以依次串连。至少一个冷却区域的流通面积与其余冷却区域的流通面积不同。即通过设置各个冷却区域的流通面积，进而实现控制各个冷却区域的流速，以控制部件与各个冷却区域对应的部位的升温速率。
上述实施例中，每个冷却区域内设置有截流板3b，至少一个冷却区域内的截流板3b与其余冷却区域内的截流板3b的截流面积不同。截流板3b固定在冷却区域内以阻挡冷却液通过，通过设定截流板3b的面积可以实现调整冷却区域的流通面积。
当然，还可以通过其它方式改变各个冷却区域的流通面积，比如设置流量调节阀门等，在此不作限定。
在另一实施例中，多个冷却区域中至少两个冷却区域并连，相互并连的冷却区域的进液通道上设置有流量调节阀。通过在进液通道内设置流量调节阀，进而调节进入相互并连的冷却区域内的冷却液，同样可以实现控制各个冷却区域内的冷却液流速和/或流量。
其中，耐高温袋3具体为尼龙袋，其耐高温、在固化温度下不会产生自身变形和材料溶解，耐高温尼龙材料不会与任何形式的冷却液发生化学反应，经久耐用，其表面光滑，从模具中取出十分方便。当然，耐高温袋3还可以为其它材质的柔性袋，在此不作限定。
上述各个实施例中，碳纤维复合材料的部件可以为轨道车辆的侧墙立柱，当然也可以为其它部件，在此不作限定。采用本发明提供的成型方法，可以对侧墙立柱不同部位的强度进行有效调节、获得合理强度分布。本发明通过控制玻璃化转变温度来控制变强度侧墙立柱的制备简单易行，且对于冲压模具的要求不高，对于碳纤维复合材料来说，该方法具备操作简单，在应力区域平滑，可以将多梯度的改变碳纤维复合材料强度，同时可以控制碳纤维复合材料梁微小区域的强度。具有普遍和通用的意义。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (8)

1.一种碳纤维复合材料的部件的成型方法，其特征在于，包括：
铺设下层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第一预设层数铺设在下凹模的表面；
铺设上层碳纤维预浸布，将裁剪好的碳纤维预浸布按照第二预设层数铺设在所述下层碳纤维预浸布上侧；
合模，将上凹模合装在下凹模上；
升温凝胶，对上凹模和下凹模升温，并使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同；
脱模，降温后取下上凹模，取出成型部件；
所述步骤铺设下层碳纤维预浸布与步骤铺设上层碳纤维预浸布之间还包括步骤：
放置耐高温袋，将耐高温袋置于所述下层碳纤维预浸布的上侧且所述耐高温袋位于下凹模的凹槽内，所述耐高温袋内具有冷却液流动腔；
所述冷却液流动腔分隔成多个冷却区域，至少一个冷却区域与其余的所述冷却区域的冷却液流速和/或流量不同。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的部件的成型方法，其特征在于，所述铺设上层碳纤维预浸布步骤具体为：将裁剪好的碳纤维预浸布按照第二预设层数铺设在所述耐高温袋和所述下层碳纤维预浸布上侧；
所述升温凝胶步骤具体为：对上凹模和下凹模升温，同时向所述冷却液流动腔内注入冷却液，所述冷却液流动腔内至少一个部位的冷却液流速和/或流量与其它部位的冷却液流速和/或流量不同以使下层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同和/或上层碳纤维预浸布的至少一个部位的升温速率与其它部位不同。
3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的部件的成型方法，其特征在于，所述步骤升温凝胶中，保持所述耐高温袋内的压力在0.5-1Mpa。
4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的部件的成型方法，其特征在于，所述步骤升温凝胶中，所述下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布的升温速率在25-40℃，所述下层碳纤维预浸布和上层碳纤维预浸布升温至145-150℃时停止升温。
5.一种碳纤维复合材料的部件的成型模具，包括上凹模和下凹模，其特征在于，还包括耐高温袋，所述耐高温袋内具有冷却液流动腔，所述耐高温袋能够置于所述上凹模和下凹模之间的凹槽内；所述冷却液流动腔分隔成多个冷却区域，至少一个冷却区域与其余的所述冷却区域的冷却液流速和/或流量不同。
6.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料的部件的成型模具，其特征在于，多个所述冷却区域依次串连，至少一个所述冷却区域的流通面积与其余所述冷却区域的流通面积不同。
7.根据权利要求6所述的碳纤维复合材料的部件的成型模具，其特征在于，每个冷却区域内设置有截流板，至少一个冷却区域内的截流板与其余冷却区域内的截流板的截流面积不同。
8.根据权利要求6所述的碳纤维复合材料的部件的成型模具，其特征在于，多个冷却区域中至少两个所述冷却区域并连，相互并连的所述冷却区域的进液通道上设置有流量调节阀。
CN202011022703.6A 2020-09-25 2020-09-25 碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具 Active CN112078152B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011022703.6A CN112078152B (zh) 2020-09-25 2020-09-25 碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011022703.6A CN112078152B (zh) 2020-09-25 2020-09-25 碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112078152A CN112078152A (zh) 2020-12-15
CN112078152B true CN112078152B (zh) 2023-01-24

Family

ID=73738847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011022703.6A Active CN112078152B (zh) 2020-09-25 2020-09-25 碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112078152B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113954390A (zh) * 2021-10-19 2022-01-21 东莞凌空遥感科技有限公司 一体化玻碳混合透波板及其制备方法和制备用模具

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200610640A (en) * 2004-09-17 2006-04-01 Chung Shan Inst Of Science Method for forming composite tubes
CN101786328A (zh) * 2010-02-11 2010-07-28 力仓风力设备(上海)有限公司 风电叶片模具智能化分段控温系统
CN103192536A (zh) * 2013-03-26 2013-07-10 南京航空航天大学 纤维增强树脂基复合材料的微波高压间歇固化法及模具
CN109774191A (zh) * 2019-03-01 2019-05-21 东华大学 一种降低注射成型复合材料中的内应力的模具

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2765981B2 (ja) * 1989-08-28 1998-06-18 富士重工業株式会社 複合材の折曲成形方法および折曲成形装置
US6190598B1 (en) * 1998-09-11 2001-02-20 Essef Corporation Method for making thermoplastic composite pressure vessels
CN105829045A (zh) * 2013-11-12 2016-08-03 庞巴迪公司 用于复合材料的辐射固化系统和方法
CN104723631B (zh) * 2013-12-23 2017-06-27 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 一种碳纤维复合材料制品及制造方法
CN104827682A (zh) * 2014-02-10 2015-08-12 汉达精密电子(昆山)有限公司 复合材料板的制造方法及其产品
US10059061B2 (en) * 2015-10-07 2018-08-28 The Boeing Company Composite manufacturing with a multi-dimensional array of independently-controllable thermal zones
CN105216342B (zh) * 2015-11-09 2018-03-06 吉林大学 车用碳纤维复合材料帽型梁制备方法及模具
CN205112423U (zh) * 2015-11-09 2016-03-30 吉林大学 车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具
CN206840538U (zh) * 2017-06-12 2018-01-05 成都崎敖新材料有限公司 一种环氧树脂压力凝胶成型机
CN210634146U (zh) * 2019-09-26 2020-05-29 机械科学研究总院江苏分院有限公司 一种碳纤维复合材料模压成型模具

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200610640A (en) * 2004-09-17 2006-04-01 Chung Shan Inst Of Science Method for forming composite tubes
CN101786328A (zh) * 2010-02-11 2010-07-28 力仓风力设备(上海)有限公司 风电叶片模具智能化分段控温系统
CN103192536A (zh) * 2013-03-26 2013-07-10 南京航空航天大学 纤维增强树脂基复合材料的微波高压间歇固化法及模具
CN109774191A (zh) * 2019-03-01 2019-05-21 东华大学 一种降低注射成型复合材料中的内应力的模具

Also Published As

Publication number Publication date
CN112078152A (zh) 2020-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110815856A (zh) 一种工字梁复合材料制件成型用的软模制作方法及其应用
CN109774199B (zh) 一种碳纤维复合材料舵型结构的成型方法
CN112078152B (zh) 碳纤维复合材料的部件的成型方法及成型模具
CN118002744B (zh) 一种不锈钢零部件铸造装置
CN110871578A (zh) 一种基于充液成形的纤维金属层板制备成形一体化工艺
CN105216342A (zh) 车用碳纤维复合材料帽型梁制备方法及模具
CN105799124A (zh) 一种液态硅胶注射模具冷流道装置
CN205112423U (zh) 车用碳纤维复合材料帽型梁制备模具
CN110815853A (zh) 用于复合材料j形梁成型的气囊模具的成型方法及应用
CN216610006U (zh) 一种软桶模具及软桶模具冷却系统
CN206484819U (zh) 一种新型注塑机模具
CN109353034A (zh) 热塑性自冲裁热压模具及其使用方法
CN209350913U (zh) 热塑性自冲裁热压模具
CN112959689B (zh) 一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置及方法
CN115111060A (zh) 一种飞机发动机进气道及其一体成型工艺
CN208529599U (zh) 一种基于slm成形随形冷却水道注塑模具
CN211564412U (zh) 一种用于制备冰箱压缩机球铁曲轴双面壳型的模具
CN206357668U (zh) 注射成型模具
CN108819154B (zh) 一种便于快速冷却的汽车内饰件模具
CN214820447U (zh) 一种多功能的注塑模具
CN212979136U (zh) 一种快速成型的汽车注塑模具
CN218558028U (zh) 用于成型中空玻璃钢加强筋的模具、一种玻璃钢加强筋
CN219405026U (zh) 一种缓冲器生产模具
CN219583441U (zh) 一种用于板状注塑产品的高效注塑模具
CN108381944A (zh) 一种碳纤维车门窗框加强板及其成型工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant