[发明专利]一种复合材料真空热膨胀成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料成型工艺,尤其涉及复合材料真空热膨胀成型工艺。

背景技术

以碳纤、玻纤等复合材料为原料的制品以其优越的物理性能被广泛的应用于各个领域，包括体育休闲器材、航空航天及工业应用。目前碳纤维材料已从钓鱼竿和高尔夫球棒推广到网球拍、羽毛球拍、自行车、冰雪运动器材、水上运动器材等方面；在航空航天方面主要用于轻质高强要求的军用飞机、商用飞机、无人机等；工业应用主要集中在汽车配件、风机、压力容器等。

现有模压成型工艺，在成型过程中由于制品内的气体难以排出，成型后的制品内部容易出现孔隙，制品表面容易产生针孔、缺胶、臭头、色差等问题，外观效果不良，往往需要后续的打磨补土等改善外观的修补工序，增加人力成本的投入和环境污染的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可连续化一体成型生产，低成本、环保，所得制品外观优良，强度高的复合材料真空热膨胀成型工艺。

为实现上述目的，本发明提供一种复合材料真空热膨胀成型工艺，其特征在于，步骤为，

1)预制体制备

a、根据结构设计要求裁剪预浸料织物和膨胀材料芯材或者尼龙风管尺寸；

b、根据力学设计要求将预浸料织物铺层，包覆于膨胀材料芯材或者尼龙风管的外面；

2)将上述预制体放入模具腔体内，合模锁紧；

3)抽真空使模腔以及其中的预制体处于负压状态；

4)情况一采用膨胀材料芯材，对模具进行加热保温，根据预浸料织物中含有的树脂的固化参数维持相应的温度和时间，使预制体固化；情况二采用尼龙风管，对尼龙风管进行充气增压，再对模具进行加热保温，根据预浸料织物中含有的树脂的固化参数维持相应的温度和时间，使预制体固化；

5)冷却模具，放气消除负压恢复到环境大气压,若有采用尼龙风管充气则同时对尼龙风管卸气恢复到环境大气压，打开模具取出成型后的复合材料制品即可。

进一步，所述预浸料织物是碳纤维复材预浸料或玻璃纤维复材预浸料。

进一步，所述膨胀材料的启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa。

进一步，所述步骤3)中的负压状态,是指真空度>0.1Pa；优选的，真空度为1～100KPa。

进一步，所述步骤4)中将模具温度由室温升至150℃，升温速率为10～100℃/min，150℃保温10～120min。

进一步，所述步骤4)中对尼龙风管进行充气增压，压力为0.1～10MPa。

进一步，所述步骤5)中冷却的降温速率为10～50℃/min。

本发明所述负压状态，是指真空度>0.1Pa,优选范围1～100KPa，抽真空的作用是排除在成型前复合材料层间缝隙预型时带入的空气在成型过程中滞留在制品内或迁移到制品表面影响外观。

本发明在后续的膨胀材料加热膨胀后，将气体排除，进一步消除制品表面的针孔、缺胶、臭头、色差等问题，使制品质量更好。

所述膨胀材料的启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa。膨胀材料受热膨胀后充满模腔内空间，对纤维复材产生压力，使纤维复材层间结合更加紧密，进而提高制品强度。从图1的工艺流程图可以看出，膨胀材料膨胀，充满了模腔内空间。

本发明优点：

1、该工艺可获得优良的制品外观，克服传统工艺制品表面的针孔、缺胶、臭头、色差等问题；

2、获得高质量的制品外观，从而省去后打磨补土工艺，节省人力投入成本；同时也减少了环境污染对工人的危害，工人的工作环境友好，环保；

3、该成型工艺获得的制品，内部气孔少，强度更高,外观优良；

4、与传统的内充气风压成型比较，极大提高了良品率，可实现连续化一体成型生产；

5、传统的HP-RTM工艺的树脂胶是采用注射进去的方法需要高压，设备极其昂贵，本发明的工艺可以节省昂贵设备的投入。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式