[发明专利]一种连续纤维复合材料注塑成型工艺

说明书

纤维增强热塑性聚合物基复合材料具有密度小，可设计性强，易成型，可回收利用性好，耐腐蚀等优点，在航空、高铁、船舶、汽车等领域中的应用越来越广泛。随着纤维长度的增加，复合材料的力学性能也在提高。目前的复合材料注塑成型工艺都是针对非连续纤维复合材料(短或长纤维)，存在成型构件力学性能差，难以作为承载构件的问题。本发明涉及一种连续纤维复合材料注塑成型工艺，通过巧妙的结构设计和创新的制造思维，实现连续纤维增强热塑性聚合物基复合材料的注塑成型，避免纤维被切断造成的资源浪费，具有生产速度快，可以成型复杂几何，制造柔性强，适用范围广等优点，在热塑性复合材料零部件制造中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料零部件的制造，尤其涉及一种连续纤维复合材料注塑成型工艺，属于新材料、智能制造技术领域。

背景技术

纤维增强热塑性聚合物基复合材料属于典型的新材料，具有密度小，可设计性，易成型，可回收利用性好，耐腐蚀，抗疲劳等优点，在飞机、高铁、船舶、汽车、风电等装备中的应用越来越广泛。根据纤维长度不同，一般将其分为短纤维复合材料、长纤维复合材料和连续纤维复合材料，随着纤维长度的增加，力学性能也在提高。注塑成型是热塑性工程塑料及纤维增强复合材料零部件的主要制造工艺之一，具有制造工艺成本低，成型速度快，能够成型复杂几何形状等优点。但是，目前的复合材料注塑成型工艺都是针对非连续纤维复合材料(短或长纤维)，存在成型构件力学性能差，难以作为承载构件的问题。

发明内容

1、发明目的：

本发明的目的在于提供一种连续纤维复合材料注塑成型工艺，实现连续纤维增强热塑性聚合物基复合材料的注塑成型，解决传统注塑成型无法使用连续纤维增加，构件力学性能差的问题。

2、技术方案：

一种连续纤维复合材料注塑成型工艺，其特征在于，主要的材料及零部件包括：注塑料、连续纤维、纤维架、纵置料斗、纵置连续纤维进料口、齿轮箱、马达、纵置机筒、纵置螺杆、纵置纤维管、加热器、喷嘴、注塑束、卧式注塑口、模具、开合模装置、立式注塑口、横置机筒、横置料斗、横置螺杆、横置纤维管、横置连续纤维进料口。

所述注塑料，可以为尼龙(PA)、尼龙6(PA6)、尼龙66(PA66)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)等热塑性塑料，颗粒状或者粉末状，里面不添加短纤维或者添加质量分数10％以下的短纤维材料；

所述连续纤维，可以为连续碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤维、麻纤维等化学纤维或天然纤维；

所述纵置螺杆，在注塑口的远端设置有纵置连续纤维进料口，而且中间为空心结构，设置有纵置纤维管，纵置纤维管的直径为5mm，这种结构设计可以保证连续纤维束顺利进入注塑机内而不被螺杆剪断，保证注射到模具内的混合材料中纤维是连续的，而且这种结构设计不影响螺杆的正常旋转；

所述加热器，为注塑机的机筒以及内部结构和材料加热，可以采用电阻加热、电磁加热、红外加热等方式，结构形式为环形一体或多段环形，配有温控装置和外部保温装置；

所述喷嘴，前部(即出口远端)的空间主要作用为注塑料与连续纤维的混合，混合后形成注塑束，连续纤维在注塑束中的拉拔力大于连续纤维束从纤维架的拉出力，这样可以保证连续纤维随着注塑束的运动而被持续拉出，实现连续生产；

所述横置螺杆，在注塑口的远端设置有横置连续纤维进料口，而且中间为空心结构，设置有横置纤维管，横置纤维管的直径为5mm，这种结构设计可以保证连续纤维束顺利进入注塑机内而不被螺杆剪断，保证注射到模具内的混合材料中纤维是连续的，而且这种结构设计不影响螺杆的正常旋转。

本发明一种连续纤维复合材料注塑成型工艺，包括以下步骤：

步骤S1、将颗粒状或者粉末状的注塑料分别加入到注塑机的纵置料斗和横置料斗中；