[发明专利]纤维金属层板温介质制备成形-真空负压固化一体化方法

说明书

本发明公开了一种纤维金属层板温介质制备成形‑真空负压固化一体化方法。本方法是在一套模具上完成纤维金属层板从制备、半固化状态下在0～100℃温介质环境下成形到真空负压环境下固化的一体化工艺，模具只需组装一次即可完成整套工序，极大降低了成形后的纤维金属层板在送往固化的移动过程中出现的分层或回弹现象，大大缩短纤维金属层板的成形周期，并从根本上提高固化质量。本方法在成形过程中用水代替液压油作为高压流体介质，水比油清洁不易造成污染，便于模具清理，且成本低，工序相对简单。并且用水作为高压液体时液压设备散热速度快，延长了设备使用寿命，不易泄漏，大大减少设备维修费用。

技术领域

本发明涉及复合板材成形领域，具体是一种纤维金属层板温介质制备成形-真空负压固化一体化方法。

背景技术

随着汽车、航空航天以及军事装备等领域的高速发展，如汽车变速箱体、空调机外壳、航空发动机以及轰炸机机身等，对具有轻质量、耐腐蚀、高损伤容限性能的复合材料的需求越发迫切。纤维金属层板(FiberMetal Laminates，FMLs)是基于金属薄板和纤维增强树脂材料依次铺贴之后，在特定的温度和压力下固化而成的夹层复合材料。纤维金属层板作为一种新型复合材料，可充分发挥金属板材、纤维材料的优点并在一定程度上抑制各自的弱点，具有比强度高、比模量高、抗疲劳性能好等诸多理想性能。

热固性树脂在0～100℃内的低温下一般具有随温度升高而其粘度降低的特点，树脂粘度与其流动性成反比关系。液压成形是一种采用液体介质(油、水和特殊流体介质)代替刚性模具传递载荷，通过以流体作为介质将压力传递至板材，使板材成形为所需的曲面形状零件的技术，它具有成形周期短、成形质量高、回弹量小等优点。

如何提高纤维金属层板的成形极限是目前需要解决的难题，也是将纤维金属层板应用到深腔零部件制造领域的前提条件。现有的纤维金属层板的成形方法是先固化后成形，但由于纤维层的成形极限要远远低于金属层，在成形过程中，纤维层与金属层之间会产生较大的层间剪切应力，导致纤维层可能还未达到成形极限就已被破坏，不利于纤维金属层板的成形。现有的纤维金属层板制造方法，适用于中高温(大于100℃)非真空环境下的成形固化，成形固化效果并不是很好，同时温度要求较高，因此，高压液体需要用液压油。液压油实现准确的温度控制的成本及难度偏大，对设备要求高，容易泄漏造成污染，且清洗麻烦，价格昂贵。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的问题是，提供一种纤维金属层板温介质制备成形-真空负压固化一体化方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种纤维金属层板温介质制备成形-真空负压固化一体化方法，其特征在于，该方法包括具体以下步骤：

(1)安装调试制备成形固化模具：所述制备成形固化模具包括液室、加热单元一、温度传感器、第一环形密封圈、凹模、加热单元二和第二环形密封圈；

液室上开设有通水口；通水口用于与液压设备连接，通过液压设备进行注液和退液并控制模具型腔内的水压；凹模上开设有微小尺度通孔和气体管路，微小尺度通孔和气体管路连通；微小尺度通孔用于在纤维金属层板的成形阶段排出模具型腔内的空气，气体管路用于连接真空泵和真空压力表；温度传感器安装在液室的型腔内部，用于监测坯料的温度；加热单元一和加热单元二分别与液室和凹模的外壁接触，分别用于加热液室和凹模；

液室的法兰面上开设有两圈环形密封槽，内侧环形密封槽内设置有第一环形密封圈，外侧环形密封槽内设置有第二环形密封圈；第一环形密封圈的高度不小于内侧环形密封槽的深度，第二环形密封圈的高度不小于外侧环形密封槽的深度；

(2)制备阶段：按金属薄板、热固性树脂薄膜和纤维布的铺贴顺序依次铺贴至液室的法兰面上，制成坯料；坯料位于第一环形密封圈的正上方，紧贴第一环形密封圈，其半径不小于第一环形密封圈的半径，坯料与液室之间通过第一环形密封圈密封；第二环形密封圈位于坯料的外侧；再通过通水口向液室注水；

(3)设置液压成形工艺的参数；