[发明专利]连续纤维复合材料增强金属基的制备方法及制造模具

说明书

本公开涉及一种连续纤维复合材料增强金属基的制造模具，所述制造模具包括下模、上模和用于支撑连续纤维复合材料的镶块，所述下模构造为凹模，所述上模构造为与所述凹模相配合的凸模，所述下模的至少部分构造成沿上下方向贯通的空腔结构，所述镶块可活动地设置于所述空腔结构且能够靠近或者远离所述上模，所述上模和/或所述下模设置有第一冷却管路以冷却金属基，所述镶块设置有第二冷却管路和加热管路以冷却或者加热所述连续纤维复合材料；所述制造模具具有所述上模的至少部分伸入所述空腔结构的成型位置，以及所述上模由所述空腔结构中脱离的非成型位置。该制造模具解决了连续纤维复合材料增强金属基的成型期较长的问题。

技术领域

本公开涉及金属复合材料技术领域，具体地，涉及一种连续纤维复合材料增强金属基的制备方法及制造模具。

背景技术

目前得到广泛应用的两类轻量化材料，一是高/超高强度钢板，因其存在成型工艺复杂、制造成本高、所需成型力大等问题，限制了其轻量化潜能的发挥；二是碳纤维复合材料，其虽然具有较高的比强度、比刚度及低密度，但其延伸率低、断裂韧性差、生产周期长及原材料成本高，很大程度上限制了其在轻量化领域的应用。而将钢板和碳纤维预浸料胚组合成复合材料板胚，可以很好地实现两种异质组分材料的匹配设计和优势互补，从而在满足刚度、强度的前提下尽可能实现轻量化。

相关技术中，纤维增强金属复合材料的制造模具存在结构复杂、产品的生产周期较长的问题。

发明内容

本公开的目的是提供一种连续纤维复合材料增强金属基的制造模具，该制造模具解决了连续纤维复合材料增强金属基的成型期较长的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种连续纤维复合材料增强金属基的制造模具，所述制造模具包括下模、上模和用于支撑连续纤维复合材料的镶块，所述下模构造为凹模，所述上模构造为与所述凹模相配合的凸模，所述下模的至少部分构造成沿上下方向贯通的空腔结构，所述镶块可活动地设置于所述空腔结构且能够靠近或者远离所述上模，所述上模和/或所述下模设置有第一冷却管路以冷却金属基，所述镶块设置有第二冷却管路和加热管路以冷却或者加热所述连续纤维复合材料；

所述制造模具具有所述上模的至少部分伸入所述空腔结构的成型位置，以及所述上模由所述空腔结构中脱离的非成型位置。

可选地，所述镶块包括可分离或者结合的第一镶块和第二镶块，所述第一镶块和所述第二镶块可活动地设置于所述空腔结构，所述第一镶块用于支撑所述连续纤维复合材料，并且所述第一镶块相对所述第二镶块靠近所述上模，所述第二冷却管路设置在所述第一镶块内，所述加热管路设置在所述第二镶块内。

可选地，所述第二冷却管路的数量为多条，且均匀分布在所述第一镶块内，所述加热管路的数量为多条，且均匀分布在所述第二镶块内。

可选地，所述制造模具还包括可伸缩的第一支撑件，所述第一支撑件分别与所述第一镶块和所述第二镶块连接并用于支撑所述第一镶块。

可选地，所述制造模具还包括可伸缩的第二支撑件，所述第二支撑件设置在所述第二镶块的下表面并用于支撑所述第二镶块。

可选地，所述第一镶块设置有用于放置所述连续纤维复合材料的安装槽，该安装槽朝向所述上模的一侧敞开。

本公开还提供一种连续纤维复合材料增强金属基的制备方法，所述方法包括：

分离上模和下模，向所述上模和/或所述下模中的第一冷却管路通入冷却介质，将连续纤维复合材料放置在所述下模的镶块上并在所述镶块内的第二冷却管路中通入冷却介质；

将加热至热成型温度的金属基放置于所述下模的上表面，控制所述上模向下移动以挤压并成型该金属基；

向所述镶块内的加热管路内通入加热介质，待所述金属基的温度下降至预设温度时，推动所述镶块向上移动，以使所述连续纤维复合材料与所述金属基贴紧；