[发明专利]Cf/Mg复合材料薄壁异型件液－固压力成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种C_f/Mg复合材料薄壁异型件成形装置，特别涉及一种C_f/Mg复合材料薄壁异型件液－固压力成形装置。还涉及采用该装置的C_f/Mg复合材料薄壁异型件液－固压力成形方法。

背景技术

C_f/Mg复合材料具有密度低(小于2.0g/cm³)、比强度高、比刚度高、热膨胀系数低、尺寸稳定性好等优点，被广泛应用于发动机活塞环、飞行器筒形支架件、变速箱外壳、航空涡扇发动机机匣等薄壁异型件的制造。目前复合材料薄壁异型件的成形基本采取两种方式：一种是分体成型，依次成形各个部位，然后采用铆接、螺接等工艺连接成整体，该方式可以显著降低复合材料构件的成型难度，但连接部位的孔洞会破坏纤维连续性，造成结构性损伤破坏，影响其性能。另一种是整体成型，该技术制备的复合材料构件可以均匀传递载荷，承载效率高，但型面复杂时成型难度大，已成为制约该技术应用的关键因素。

参照图6。文献“专利公开号是CN101003885A的中国发明专利”公开了一种纤维增强金属间化合物复合构件制备装置及其制备方法。制备装置包括芯模1、外模2、模具4、上压板6、下压板7和压头8六部分。预浸纤维缠绕在芯模1上，当缠绕到零件厚度后安装外模2，整体放入模腔。通过压头8施加压力，使合金液浸渗到预制体的纤维内部。该装置采用的整体式芯模不能有效的对内壁结构复杂的预制体定型，挤压浸渗过程中易造成预制体变形。

发明内容

为了克服现有纤维增强金属间化合物复合构件制备装置难以成形内壁结构复杂的预制体的不足，本发明提供一种C_f/Mg复合材料薄壁异型件液－固压力成形装置。该装置采用分体式镶块结构代替整体式芯模对预制体定型，相比整体式芯模，镶块组内侧为中空结构，且凸模尺寸较小，可以缩减成形装置的整体重量；利用镶块受力所产生的径向运动，促使镁合金液均匀渗入预制体中；镶块表面与预制体内壁紧密贴合，定型效果显著，通过更改镶块的截面形状，可以实现不同形状的C_f/Mg复合材料薄壁异型件的近净成形；挤压完成后分离镶块实现脱模，有效的避免内壁结构复杂的预制体定型难度大，受压变形，异型件无法脱模等技术问题，实现复合材料薄壁异型件的成形。

本发明还提供采用该装置的C_f/Mg复合材料薄壁异型件液－固压力成形方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种C_f/Mg复合材料薄壁异型件液－固压力成形装置，其特点是：包括内垫块1、挤压筒2、石墨模3、镶块组4、固定环5、凸模6、真空管8和合金管9；所述挤压筒2安装在压机工作平台上，挤压筒2靠近上沿的两侧分别设置有真空孔和合金孔，真空孔和合金孔分别与真空管8和合金管9自密封螺纹连接；内垫块1位于挤压筒2底部，并完全嵌入挤压筒2，与挤压筒2内壁紧密配合，内垫块1对石墨模3、镶块组4及预制体7起支撑作用，内垫块1的上表面有八根定位柱，分别对应于镶块组4下底面的八条定位滑道，用以保证镶块组4运动过程中的轨迹，以及与挤压筒2内壁的同心度，定位滑道与定位柱配合紧密；石墨模3安装在挤压筒2内部；镶块组4由八部分组成，分别为四个支撑镶块，四个挤压镶块，对应镶块组4下底面的八条定位滑道，各镶块上部加工有槽，便于工具夹持脱模；支撑镶块内侧为一锥面，四个支撑镶块内侧锥面配合形成不完整锥体，八个镶块外侧配合形成筒体；镶块组4安装在挤压筒2内腔，保证镶块组4底侧的定位滑道与内垫块1上侧的定位柱间的配合，相邻镶块在沿径向运动的过程中接触面积逐渐减小，但依然保持闭合；固定环5被螺栓固定在挤压筒2的顶部；凸模6为锥状结构，用以保证挤压过程中与支撑镶块内侧锥面的充分接触，安装时凸模6的中心线与四柱液压机滑块平面垂直。

一种采用上述装置的C_f/Mg复合材料薄壁异型件液－固压力成形方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一：将连续纤维制成筒形件并进行厚度方向的缝合；制作好的纤维预制体放置在化学气相沉积炉内进行化学气相沉积，固化预制体并在表面沉积热解碳涂层；