CN112208039B - 一种大型复合材料加筋薄壁支架结构的压塑工艺加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大型复合材料加筋薄壁支架结构的压塑工艺加工方法。本发明方法，包括如下步骤：将模具安装在油压机上；模具预热，当模具到达预设温度后，开模填充物料；物料填充完毕后，上模总成与下模总成半合模，继续加热直至物料达到熔融态；保温一定时间后，材料完全融化后，上模总成与下模总成合模，停止加热；保压一端时间后取出产品。本方法采用的模具结构简单，生产成本低，周期短。适用于生产各种形状复杂大型加筋薄壁高强度纤维复合材料，生产出来的产品可替代应用于某些场合的金属部件，极大减轻了重量，降低生产成本。

Description

一种大型复合材料加筋薄壁支架结构的压塑工艺加工方法
技术领域
本发明涉及薄壁铸件技术领域，尤其涉及一种大型复合材料加筋薄壁支架结构的压塑工艺加工方法。
背景技术
大型复合材料加筋薄壁支架结构适用于承受高频振动等复杂载荷情况的航空、航天和特种车辆等大型装备。采用短纤维增韧热塑性复合材料替代了传统铝合金、镁合金和钛合金等金属材料，在保证高强度的同时极大地减轻了重量，同时大幅度降低了制造成本。
公告号为CN210910944U的《一种生产大型薄壁制品的注塑模具》公开了一种生产大型薄壁制品的注塑模具，解决了现有技术中热固性塑料注塑成型过程中会出现纤维取向、薄壁制品部分过厚或者过薄易发生应力集中的现象、拆模冷却时薄壁制品温度不均匀下降引发制品内部应力分布均匀而导致薄壁制品翘曲变形，该实用新型利用六个平行过流通道、出液通道、出液口和进液口使在向定模具内部注入热水或者冷水时温度提高或者下降均匀，避免大型薄壁制品因为注塑熔体分布不均匀或不均匀冷却而发生翘曲变形或破裂的情况发生。其是利用传统意义上注塑方法生产热固性材料，模具结构相当复杂，生产成本非常高。对于形状复杂的零件还需做补料处理，后期再对产品进行机械加工。
目前，对于采用注塑生产纤维增强复合材料主要存在以下问题：一是纤维增强复合材料流动性差，在注塑充填过程中会存在内部孔洞，形成裂纹源，影响产品的使用性能；二是只能生产简单形状的产品，对于形状复杂的产品不能一次成型，还需补充后续的机械加工；三是模具结构复杂，生产和维护成本很高，模具的加工周期也较长；四是对于大型零件的注塑生产，需要使用大型的注塑机，而大型注塑机一般企业难以承担其高昂的费用，因此很难见到一些企业生产大型的薄壁产品，这也就成为了行业难题。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种大型复合材料加筋薄壁支架结构的压塑工艺加工方法。本发明采用的技术手段如下：
一种大型复合材料加筋薄壁支架结构的压塑工艺加工方法，包括如下步骤：
将模具安装在油压机上；
模具预热，当模具到达预设温度后，开模填充物料；
物料填充完毕后，上模总成与下模总成半合模，继续加热直至物料达到熔融态；
保温一定时间后，材料完全融化后，上模总成与下模总成合模，停止加热；
保压一端时间后取出产品。
进一步地，填充物料由热塑性材料和20％的短切碳纤维复合而成。
进一步地，所述热塑性材料包括聚乙烯，超高分子量聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，ABS树脂，聚酰胺PA6，聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯醚，聚碳酸酯，聚醚砜，聚酰亚胺，聚苯醚，聚醚醚酮。
进一步地，所述短切碳纤维包括碳纤维T800HB,碳纤维T700,碳纤维T300，凯夫拉纤维，玻璃纤维E，玻璃纤维S，玻璃纤维C，玻璃纤维A。
与现有技术相比，本发明具有如下优点
1、本方法采用的模具结构简单，生产成本低，周期短。
2、本方法可适用于生产各种形状复杂大型加筋薄壁高强度纤维复合材料，生产出来的产品可替代应用于某些场合的金属部件，极大减轻了重量，降低生产成本。
3、本方法产品力学性能优异，耐腐蚀性能好，可替代金属材料应用于各种恶劣的环境。
4、相比于金属制件，本发明生产耗能低，污染少，机械切削量少，减少材料的浪费。
5、模具可安装在普通压力机上，无需特定的注塑成型设备(注塑机)。
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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明纤维增强大型薄壁复合材料模具装配示意简图。
图2为本发明制备的加筋薄壁支架结构示意图。
图中：1、上模板；2、上打料杆；3、上模；4、止动销钉；5、加热片保护圈；6、下模板；7、下模；8、下顶杆；9、热电偶；10、环形加热片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
本发明公开了一种大型复合材料加筋薄壁支架结构的压塑工艺加工方法，包括如下步骤：
将模具安装在油压机上；
模具预热，当模具到达预设温度后，开模填充物料；
物料填充完毕后，上模总成与下模总成半合模，继续加热直至物料达到熔融态；
保温一定时间后，材料完全融化后，上模总成与下模总成合模，停止加热；
保压一端时间后取出产品。
本实施例中，用于制造大型复合材料加筋薄壁支架结构的原材料选用热塑性材料和20％的短切碳纤维，具体地，所述热塑性材料可选择包括但不限于聚乙烯PE，超高分子量PE，聚丙烯PP，聚苯乙烯PS，ABS树脂，聚酰胺PA6，聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，聚苯醚PPO，聚碳酸酯PC，聚醚砜PES，聚酰亚胺PI，聚苯醚PPS，聚醚醚酮PEEK，PA66等。所述短切碳纤维可选用碳纤维T800HB,碳纤维T700,碳纤维T300,凯夫拉纤维kevlar，玻璃纤维E，玻璃纤维S,玻璃纤维C,玻璃纤维A等。
实施例1
综合材料的等效模量和拉伸强度，以及国产材料的购置方便性，本实施例采用PA66和短纤维T300。PA66的性能参数为：密度1.14g/m3,弹性模量3.21GPa，强度为68.3MPa。短纤维的性能参数为：密度1.76g/m3,弹性模量为230MPa，强度2330MPa，直径为6μm。制造过程中的参数为原材料干燥温度100℃、干燥时间4h，熔体温度255-303℃，模具温度120-140℃。
如图1所示，本实施例公开了上述压塑工艺加工方法的模具，生产的产品如图2所示，所述模具包括上模板1和与其相连的上模3，下模板6和与其相连的下模7，上、下模之间形成待生产产品的制造空间，所述下模上还设有环形加热片10，其外围设有加热片的加热片保护圈5，所述上模板上连通有贯穿其的上打料杆2，其通过止动销钉4固定在上模板上。所述下模板上设有贯穿其的下顶杆8，所述下模上还设有用于检测制造空间内部温度的热电偶9。
整个模具装在四导柱油压机上工作，在生产过程中，上模总成与下模总成处于合模状态，使环形加热片通电给模具加热。当模具温度到达指定温度以后，开模，然后通过上打料杆2倒入准备好的颗粒状原材料并简单使料均匀分布。接着上模总成下行到指定位置，使上模总成与下模总成之间形成一个封闭的空间(此时上模总成与下模总成并没有完全合模，如下图1所示，环形加热片继续加热使颗粒状的原材料融化变为熔融态。当热电偶测得温度到达材料熔融态的温度时，保温15分钟，使材料完全融化后，上模总成继续下行完成压制，环形加热片停止加热，上模保压一段时间后通过下顶杆取出产品。整个动作流程如下：
模具预热→开模填料→半合模加热并保温→压制→保压→顶料并取出。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种大型复合材料加筋薄壁支架结构的压塑工艺加工方法，其特征在于，
模具包括上模板和与其相连的上模，下模板和与其相连的下模，上、下模之间形成待生产产品的制造空间，所述下模上还设有环形加热片，其外围设有加热片的加热片保护圈，所述上模板上连通有贯穿其的上打料杆，其通过止动销钉固定在上模板上，所述下模板上设有贯穿其的下顶杆，所述下模上还设有用于检测制造空间内部温度的热电偶；
整个模具装在四导柱油压机上工作，在生产过程中，上模总成与下模总成处于合模状态，使环形加热片通电给模具加热，当模具温度到达指定温度以后，开模，然后通过上打料杆倒入准备好的颗粒状原材料并简单使料均匀分布，接着上模总成下行到指定位置，使上模总成与下模总成之间形成一个封闭的空间，此时上模总成与下模总成并没有完全合模，环形加热片继续加热使颗粒状的原材料融化变为熔融态，当热电偶测得温度到达材料熔融态的温度时，保温15分钟，使材料完全融化后，上模总成继续下行完成压制，环形加热片停止加热，上模保压一段时间后通过下顶杆取出产品，整个动作流程如下：
模具预热→开模填料→半合模加热并保温→压制→保压→顶料并取出；复合材料由热塑性材料和20％的短切碳纤维复合而成，所述热塑性材料选用PA66，短切碳纤维选用短纤维T300，PA66的性能参数为：密度1.14g/m3，弹性模量3.21GPa，强度为68.3MPa；短纤维的性能参数为：密度1.76g/m3，弹性模量为230MPa，强度2330MPa，直径为6μm，制造过程中的参数为原材料干燥温度100℃、干燥时间4h，熔体温度255-303℃，模具温度120-140℃。
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CN105346101B (zh) * 2015-12-02 2018-03-09 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心 纤维增强热塑性树脂基复合材料层板模压方法及模压装置

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