[发明专利]袋压缩树脂传递模塑成型模具、成型装置及成型方法

说明书

本发明涉及一种袋压缩树脂传递模塑成型模具、成型装置及成型方法，模具包括外模以及位于外模内的上模、下模、气囊和导向件，上模和下模分别为相互配合的凸块结构和凹槽结构，下模位于上模下方，气囊位于下模下方，导向件用于将下模的运动方向限制在上下方向，上模和外模中设有连通的树脂入口，外模上设有真空泵连接口和与气囊入口连接的空气入口，下模中设有树脂出口；装置由成型模具、储气罐、真空泵、压力罐和加热装置组成；方法为首先将增强材料置于模具内加热后对上模和下模之间的密闭空间抽真空，然后注满树脂，接着加热至树脂凝胶点时，对气囊进行充气使其压缩下模，最后进行固化和脱模。本发明的成型模具和装置结构简单，方法生产效率高。

技术领域

本发明属于增强复合材料技术领域，涉及一种袋压缩树脂传递模塑成型模具、成型装置及成型方法。

背景技术

在石油化工、机械制造等领域，复杂结构部件的轻量化成为近年来研究的重点。增强复合材料具有高比强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、设计性好和可大面积整体成型的特点。因此，增强复合材料替代金属材料是实现零部件轻量化的有效途径，其得到越来越广泛的关注。

树脂传递模塑技术(Resin Transfer Molding，RTM)是典型的非热压罐低成本材料制备技术，其主要优点是能够制造高精度的复杂构型零件，并保持较高的结构设计效率。RTM成型工艺是液态、具有反应活性的低黏度树脂在模具里流动并排除气体，同时浸润浸渍干态纤维，在完成浸润浸渍后，树脂在模具内通过加热引发交联反应完成固化得到成型的制品的过程。RTM成型过程可以分解为包含流动、浸润、渗透、充模等物理过程和液态树脂转变为固体材料的化学反应过程。现有技术中生产增强复合材料制品多采用该种工艺，现有技术中生产增强复合材料采用的模具如图1所示，主要由上模2、下模3、密封圈19和注塑管20组成，上模2和下模3为相互配合的凹槽结构，上模2与下模3上设置有凹槽的开口面贴合形成密闭型腔，注塑时上模2与下模3之间形成的密闭型腔的体积固定，不能后期通过施加外加压力来改变增强复合材料10的体积含量，因此采用该模具的成型工艺有时还需要制备预成型体，且预成型体的渗透率较小，此外RTM的操作难度较大，注射时间长，效率低，注射过程中带入气体很难排除干净，导致无法满足复合材料高性能、高效率和低成本的要求，这些都不利于完成更多类型的复合材料接头的生产制造。

因此，研究一种结构简单、生产效率高、成本低且能制备高性能增强复合材料的袋压缩树脂传递模塑成型模具、成型装置及成型方法极具现实意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、生产效率高、成本低且能制备高性能增强复合材料的袋压缩树脂传递模塑成型模具、成型装置及成型方法。

袋压缩树脂传递模塑成型模具，包括外模以及位于外模内的上模、下模、气囊和导向件；

外模为可开合和密闭的容器，上模和下模分别为相互配合的凸块结构和凹槽结构；

上模与外模顶部固定连接，用于在闭模时嵌入下模内，在下模内形成密闭空间；下模位于上模下方；气囊位于下模底部与外模底部之间，用于在充气时带动下模运动；导向件用于将下模的运动方向限制在上下方向；

上模和外模中设有连通的树脂入口，树脂入口贯穿外模顶部和上模，外模底部设有与气囊入口连接的空气入口，下模中设有贯穿下模且连通槽内和槽外空间的树脂出口，外模中设有真空泵连接口。

采用本发明的袋压缩树脂传递模塑成型模具进行传递模塑成型时，首先将外模上的真空泵连接口与真空泵连接，通过真空泵对整个外模腔抽真空，使体系保持一个负压，再施加压力通过树脂入口灌注树脂，内外结合，缩短灌注时间，接着，待树脂灌注完成，达到凝胶点附近时，通过空气入口向气囊内吹入空气，气囊在导向件的限制作用下推动下模向上运动，使复合材料的体积缩小，排除体系内的气体，达到减小孔隙率的目的，从而能够制得孔隙率小且性能优良的高性能增强复合材料，结构简单，生产效率高，成本低。

作为优选的技术方案：