[发明专利]一种树脂基纤维增强复合材料连续轧制的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种树脂基纤维增强复合材料的生产方法，尤其是一种大曲率或大长度异型横截面板材/壳体类零部件，例如轨道车辆内外侧流线型厢板、汽车挡泥板、侧围板等构件。属于树脂基复合材料产品设计制造领域。

背景技术

随着节能减排、降低温室效应等环保要求，轨道车辆、汽车等行业对其零部件都提出了更为严格的性能要求。同时，面对日益激烈的市场竞争，产品的换型、升级速度不断提高，配套的零部件生产也呈现出小批量、多品种甚至定制化的特点。

目前，树脂基纤维增强复合材料的常见生产方法主要有手糊成型、树脂传递模塑成型(简称RTM)、SMC模压成型。手糊成型不仅生产效率低、产品质量难以控制，而且生产过程存在大量有害挥发物的排放，不符合环保要求，应用范围已经逐渐减小。RTM成型属于闭模生产，有利于环保，并且产品的成型模具成本低，适于中小批量、多品种的生产方式，产品质量高，被认为是未来主要的复合材料生产方法之一。但是，对于大尺寸构件，由于树脂流动性能限制，通常需要设计复杂的树脂注射系统，难以避免树脂填充过程的气泡、干斑等缺陷的形成。SMC成型同样属于闭模生产，在高温下预浸料板材内部的树脂熔融，在模具压力作用下填充模具型腔获得制件。因此，SMC成型通常需要较大的成型压力，导致模具及设备投资高，一般用于大批量生产的场合。

综上所述，为了满足树脂基纤维增强复合材料零部件小批量、多品种、高质量的市场要求，亟需设计开发新型的生产方法。

发明内容

为了克服现有树脂基纤维增强复合材料生产方法的不足，本发明提供一种大曲率或大长度异型横截面板材/壳体类零部件、高质量、低成本的生产方法。

本发明所采用的技术方案是：一种树脂基纤维增强复合材料连续轧制的生产方法由上轧辊、上模、上轧辊油温加热管路、下轧辊、下模、下轧辊油温加热管路、支撑框架、送料机构、成型工艺参数控制系统所组成；其中，上轧辊、上模、上轧辊油温加热管路共同构成所述连续轧制生产方法的上轧辊系统；下轧辊、下模、下轧辊油温加热管路共同构成所述连续轧制生产方法的下轧辊系统；所述上、下轧辊均为空心圆筒，其内部均填充有用于模具加热的油液，通过上、下轧辊油温加热管路可以控制油液的温度，上、下轧辊表面除了上、下模 安装区域以外，其他区域均覆盖有绝热层，用于避免油液热量不必要的损失；上、下模通过螺栓连接分别安装在所述的上、下轧辊表面。所述的上、下轧辊系统分别安装在支撑框架的上下两处支撑卡槽内，两处支撑卡槽均设有一定的调节距离，可以通过支撑框架侧面的调节垫块分别调整上、下轧辊的位置，从而实现轧辊间距的调节。送料机构通常放置在支撑框架的一侧，用来夹持树脂基纤维增强复合材料预浸料板材(以下简称预浸料板材)，并按照预定工作节拍实现预浸料板材的送进；成型工艺参数控制系统由工业控制主机和温度、位置等工况传感器构成；用于设定和控制生产过程的主要工艺参数(如轧辊转速、轧辊间距、油温、送料速度、送料位置等)。

本发明所述的树脂基纤维增强复合材料连续轧制的生产过程如下：

首先，通过成型工艺参数控制系统设定各项工艺参数；整套系统完成自我检测诊断。然后，预浸料板材由送料机构夹持送进到预定进料位置，处于相向旋转状态的上、下轧辊将预浸料板材咬入，并随着旋转角度的变化，逐步连续进入上、下模成型区；由于上、下轧辊油温加热管路的作用，上、下模均处于较高温度，预浸料板材被咬入的部分依次受热熔融，填充到该时刻上、下模所形成的型腔部分，并在轧辊的轧制力作用下固化成型。当上、下轧辊旋转一周时，连续送进的预浸料板材被上、下模完整地成型一次，形成一个最终的树脂基纤维增强复合材料制件。

本发明的有益之处在于：

1)树脂基纤维增强复合材料制件在成型过程中，所承受的成型压力只作用于被轧辊及模具咬入的局部区域。而SMC成型、RTM成型等方法均需要在模具闭合后，对制件的整体表面施加成型压力。因此，其成型压力显著小于SMC成型和RTM成型。

2)熔融的树脂所填充的区域仅为上、下模闭合所形成的局部型腔，树脂流动长度短。因此，可以有效地避免RTM成型方法易于产生的气泡、干斑等缺陷。

3)用于成型的上、下模所承受的压力小，可以采用低成本的模具材料，模具投资小。

附图说明

图1是本发明所述树脂基纤维增强复合材料连续轧制的生产方法总体示意图。其中：