CN116572555A - 热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，原材料的选用有：碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂(PF)基复合材料、碳纤维增强聚丙烯腈(PAN)基复合材料等碳纤维复合材料、碳纤维预浸料(短切碳纤维长度规格有：3mm～200mm，有特殊要求产品长度规格可更长)，将使用连续碳纤维短切成为：3mm～200mm长度规格(有特殊要求产品长度规格可更长)添加到热固性塑胶基材碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂(PF)基复合材料、碳纤维增强聚丙烯腈(PAN)基复合材料等碳纤维复合材料、碳纤维预浸料中，通过本方案相比普通螺丝密度小更加轻便；防水；耐腐蚀；耐药性；耐磨；强度高；耐高温；无磁性；导电性能良好；制造工艺简单；节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及螺丝加工技术领域，具体为热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法。
背景技术
螺丝是利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理，循序渐进地紧固器物机件的工具，螺丝是紧固件的通用说法，日常口头语，螺丝为日常生活中不可或缺的工业必需品：如照相机、眼镜、钟表、电子等使用的极小的螺丝；电视、电气制品、乐器、家具等的一般螺丝；至于工程、建筑、桥梁则使用大型螺丝、螺帽；交通器具、飞机、电车、汽车等则为大小螺丝并用，螺丝在工业上负有重要任务，只要地球上存在着工业，则螺丝的功能永远重要。
螺丝，也有人叫它“螺钉”、“螺杆”，其实螺丝是通称，而螺丝钉、螺丝杆都是互有区别的，螺丝钉一般叫木螺丝；是前端有尖头的那种，螺距较大，一般用于紧固木制件、塑料件，螺丝杆是机螺丝(机械螺丝)，是前端平头的那种，螺距较小，均匀，一般用于紧固金属、机器部件。
但现有处理设备存在以下不足：
现有时，如CN111587326A，工作时，提供与现有的纤维增强树脂制螺栓相比强度高的纤维增强树脂制螺栓。采用下述工序形成的纤维增强树脂制螺栓：卷绕工序，其中，通过将以CFRP的方向成为纵向方向的方式与热固化性树脂一体化而形成为带状的CFRP树脂带卷绕以使CFRP围绕卷绕轴成为同心状，从而形成CFRP树脂带层；固化工序，其中，通过将采用卷绕工序形成的CFRP树脂带层放入对内径壁面施以螺纹形状的模具，将放入了CFRP树脂带层的模具从卷绕轴的方向的一方向另一方加压，用加热器加热，从而使包含CFRP树脂带层的树脂固化，解决了现有的纤维增强树脂制螺栓为直线部的长纤维在外周部沿着轴向被配置成直线状、在轴心部被配置为弯曲状的构造，因此存在着作为生产过程复杂和效率低、成本高的问题。
本发明人在日常工作中发现现有普通螺丝密度较大比较笨重，同时防护效果差，容易出现锈腐蚀从而影响螺丝使用寿命的现象，同时普通螺丝在加工制作过程中，工艺比较复杂导致生产加工效率低下的问题。
所以我们提出了热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，以解决上述背景技术提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法：原材料的选用有：碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂(PF)基复合材料、碳纤维增强聚丙烯腈(PAN)基复合材料等碳纤维复合材料、碳纤维预浸料(短切碳纤维长度规格有：3mm～200mm，有特殊要求产品长度规格可更长)。
优选的，热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法：将使用连续碳纤维短切成为：3mm～200mm长度规格(有特殊要求产品长度规格可更长)添加到热固性塑胶基材碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂(PF)基复合材料、碳纤维增强聚丙烯腈(PAN)基复合材料等碳纤维复合材料、碳纤维预浸料中。
优选的，热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法：热固性塑胶基碳纤维增强型复合材料，碳纤维的占比为：40％～60％，热固性塑胶基碳纤维增强型复合材料与短切碳纤维混合后，构成热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的原材料。
优选的，热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备需要使用到如下设备，包括前模，所述前模的下方设置有后模，所述后模的两侧均设置有行位，所述后模的下方设置有顶出，所述前模的上方设置有放料处，所述放料处的上方设置有提前压好的料饼，所述提前压好的料饼上方设置有立式成型机压头
优选的，热固性碳纤维螺丝的制备方法：不同配比碳纤维预浸料需通过密封后小于0℃冷藏储存，在不同的冷藏温度和室温储存时的材料使用有效期不同，材料需要在储存有效期内使用。
优选的，热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法：使用前，将预浸料从冷库中取出，室温条件下解冻最少12小时，使用后剩余的预浸材料需要重新密封，再放入冷库中储存，将产品每批次生产所需重量的材料，按每模次的需求提前称重按份备料，材料通过外部加热装置提前进行70℃～90℃加温预热后，通过热压机上的入料口或直接放进模具型腔中(产品的需求不同，入料放置方式不同)(进料系统)进入到模具；模具里面设置有加温系统，模具温度根据不同热固性塑胶基材配比的炭纤维增强复合材料特性，将模具进行加温到130℃～150℃的范围内。
优选的，热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法：通过液压的方式液压机压头不断的向下动作对材料进行加压；模具里面设置有流道；通过流道进入到型腔里面；然后高温固化成型；模具内设置有型腔；型腔侧端设置有溢料井；溢料井是为了材料进入型腔后内部有空气；可以成为产品端最终填充部位；可以让废气排出保证产品的致密性均匀；可以与进胶流道一起成为产品的顶出系统。
优选的，热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法：螺丝杆杯头部位设置有滑块(成型杯头形状；可以是六角螺丝；十字螺丝；内六角螺丝；各种形状的螺丝等)，然后高温固化成型；开模后滑块滑出；通过流道和溢料井将高温固化成型的螺丝进行辅助顶出；可以保证产品的密度和品质安定性。
优选的，热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法：此工艺同样也适用于热固性碳纤维增强型复合材料材料的螺母制作其他热固性热固性碳纤维增强型复合材料的紧固件制作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明，热固性碳纤维增强型复合材料螺丝加工过程中，前模向靠近后模的一侧移动，行位向靠近后模的一侧移动，进行合模，合模后将提前压好的料饼放置在放料处中，立式机压头向靠近放料处移动，对提前压好的料饼进行下压加工，成型后前模向远离后模的一侧移动，进行开模，随后顶出将物料推出，去除流道和溢料井后完成进行使用，通过本方案相比普通螺丝密度小更加轻便；防水；耐腐蚀；耐磨；强度高；耐高温；无磁性；制造工艺简单；节能环保；具有阻燃性；热胀冷缩系数低。
2、本发明，螺母加工过程中，前模向靠近后模的一侧移动，进行合模，合模后将提前压好的料饼放置在放料处中，立式机压头向靠近放料处移动，对提前压好的料饼进行下压加工，成型后前模向远离后模的一侧移动，进行开模，随后顶出将物料推出。
附图说明
图1为本发明热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法中螺丝加工结构立体图；
图2为本发明热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法中螺丝加工合模前爆炸结构图；
图3为本发明热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法中螺丝合模加工结构图；
图4为本发明热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法中螺丝加工出料结构图；
图5为本发明热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法为螺母加工结构立体图；
图6为本发明热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法中螺母加工合模前爆炸的结构图；
图7为本发明热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法中螺母合模加工结构图；
图8为本发明热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法中螺母加工出料结构图。
图中：1、立式成型机压头；2、提前压好的料饼；3、放料处；4、前模；5、后模；6、顶出；7、行位。
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，所描述的实施条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。
请参阅图1-8所示，本发明提供一种技术方案：热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法：原材料的选用有：碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂(PF)基复合材料、碳纤维增强聚丙烯腈(PAN)基复合材料等碳纤维复合材料、碳纤维预浸料(短切碳纤维长度规格有：3mm～200mm，有特殊要求产品长度规格可更长)。
具体的，将使用连续碳纤维短切成为：3mm～200mm长度规格(有特殊要求产品长度规格可更长)添加到热固性塑胶基材碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂(PF)基复合材料、碳纤维增强聚丙烯腈(PAN)基复合材料等碳纤维复合材料、碳纤维预浸料中。
具体的，热固性塑胶基碳纤维增强型复合材料，碳纤维的占比为：40％～60％，热固性塑胶基碳纤维增强型复合材料与短切碳纤维混合后，构成热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的原材料。
具体的，包括前模4，所述前模4的下方设置有后模5，所述后模5的两侧均设置有行位7，所述后模5的下方设置有顶出6，所述前模4的上方设置有放料处3，所述放料处3的上方设置有提前压好的料饼2，所述提前压好的料饼2上方设置有立式成型机压头1。
具体的，不同配比碳纤维预浸料需通过密封后小于0℃冷藏储存，在不同的冷藏温度和室温储存时的材料使用有效期不同，材料需要在储存有效期内使用。
具体的，使用前，将预浸料从冷库中取出，室温条件下解冻最少12小时。使用后剩余的预浸材料需要重新密封，再放入冷库中储存。将产品每批次生产所需重量的材料，按每模次的需求提前称重按份备料，材料通过外部加热装置提前进行70℃～90℃加温预热后，通过热压机上的入料口或直接放进模具型腔中(产品的需求不同，入料放置方式不同)(进料系统)进入到模具；模具里面设置有加温系统，模具温度根据不同热固性塑胶基材配比的炭纤维增强复合材料特性，将模具加温到130℃～150℃的范围内进行固化成型。
具体的，通过液压的方式液压机压头不断的向下动作对材料进行加压；模具里面设置有流道；通过流道进入到型腔里面；然后高温固化成型；模具内设置有型腔；型腔侧端设置有溢料井；溢料井是为了材料进入型腔后内部有空气；可以成为产品端最终填充部位；可以让废气排出保证产品的致密性均匀；可以与进胶流道一起成为产品的顶出系统；螺丝杆杯头部位设置有滑块(成型杯头形状；可以是六角螺丝；十字螺丝；内六角螺丝；各种形状的螺丝等)。
具体的，然后高温固化成型；开模后滑块滑出；通过流道和溢料井将高温固化成型的螺丝进行辅助顶出；可以保证产品的密度和品质安定性。
具体的，此工艺同样也适用于热固性碳纤维增强型复合材料材料的螺母制作。
其整个机构所达到的效果为：热固性碳纤维增强型复合材料螺丝加工过程中，前模4向靠近后模5的一侧移动，行位7向靠近后模5的一侧移动，进行合模，合模后将提前压好的料饼2放置在放料处3中，立式机压头向靠近放料处3移动，对提前压好的料饼2进行下压加工，成型后前模4向远离后模5的一侧移动，进行开模，随后顶出6将物料推出，完成进行使用，通过本方案相比普通螺丝密度小更加轻便；防水；耐腐蚀；耐磨；强度高；耐高温；无磁性；制造工艺简单；节能环保；具有阻燃性；热胀冷缩系数低。
螺母加工过程中，前模4向靠近后模5的一侧移动，进行合模，合模后将提前压好的料饼2放置在放料处3中，立式机压头向靠近放料处3移动，对提前压好的料饼2进行下压加工，成型后前模4向远离后模5的一侧移动，进行开模，随后顶出6将物料推出。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法：原材料的选用有：碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂(PF)基复合材料、碳纤维增强聚丙烯腈(PAN)基复合材料等碳纤维复合材料、碳纤维预浸料(短切碳纤维长度规格有：3mm～200mm，有特殊要求产品长度规格可更长)。
2.根据权利要求1所述的热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，其特征在于：将使用连续碳纤维短切成为：3mm～200mm长度规格(有特殊要求产品长度规格可更长)添加到热固性塑胶基材碳纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强酚醛树脂(PF)基复合材料、碳纤维增强聚丙烯腈(PAN)基复合材料等碳纤维复合材料、碳纤维预浸料中。
3.根据权利要求1所述的热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，其特征在于：热固性塑胶基碳纤维增强型复合材料，碳纤维的占比为：40％～60％，热固性塑胶基碳纤维增强型复合材料与短切碳纤维混合后，构成热固性碳纤维螺丝的原材料。
4.热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备需要使用到如下设备，包括前模(4)，所述前模(4)的下方设置有后模(5)，所述后模(5)的两侧均设置有行位(7)，所述后模(5)的下方设置有顶出(6)，所述前模(4)的上方设置有放料处(3)，所述放料处(3)的上方设置有提前压好的料饼(2)，所述提前压好的料饼(2)上方设置有立式成型机压头(1)。
5.根据权利要求1所述的热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，其特征在于：不同配比碳纤维预浸料需通过密封后小于0℃冷藏储存，在不同的冷藏温度和室温储存时的材料使用有效期不同，材料需要在储存有效期内使用。
6.根据权利要求1所述的热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，其特征在于：使用前，将预浸料从冷库中取出，室温条件下解冻最少12小时，使用后剩余的预浸材料需要重新密封，再放入冷库中储存，将产品每批次生产所需重量的材料，按每模次的需求提前称重按份备料，材料通过外部加热装置提前进行70℃～90℃加温预热后，通过热压机上的入料口或直接放进模具型腔中(产品的需求不同，入料放置方式不同)(进料系统)进入到模具；模具里面设置有加温系统，模具温度根据不同热固性塑胶基材配比的炭纤维增强复合材料特性，将模具加温到130℃～150℃的范围内进行固化成型。
7.根据权利要求1所述的热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，其特征在于：通过液压的方式液压机压头不断的向下动作对材料进行加压；模具里面设置有流道；通过流道进入到型腔里面；然后高温固化成型；模具内设置有型腔；型腔侧端设置有溢料井；溢料井是为了材料进入型腔后内部有空气；可以成为产品端最终填充部位；可以让废气排出保证产品的致密性均匀；可以与进胶流道一起成为产品的顶出系统。
8.根据权利要求1所述的热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，其特征在于：螺丝杆杯头部位设置有滑块(成型杯头形状；可以是六角螺丝；十字螺丝；内六角螺丝；各种形状的螺丝等)，然后高温固化成型；开模后滑块滑出；通过流道和溢料井将高温固化成型的螺丝进行辅助顶出；可以保证产品的密度和品质安定性。
9.根据权利要求1所述的热固性碳纤维增强型复合材料螺丝的制备方法，其特征在于：此工艺同样也适用于热固性碳纤维增强型复合材料的螺母制作和其他热固性热固性碳纤维增强型复合材料的紧固件制作。
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