[发明专利]一种无治具的环氧树脂基碳纤维板材成型方法

说明书

本发明涉及一种无治具的环氧树脂基碳纤维板材成型方法，包括如下步骤：准备成型设备，成型设备包括上模板、下模板，上模板的下表面、下模板的上表面形成工作面；根据设定尺寸裁剪环氧树脂基碳纤维预浸料，并按设定方式进行铺设，铺设完成后在其表面设置隔离膜，得到预成型体；将上模板的下表面、下模板的上表面预热至设定预热温度，将预成型体直接放置在下模板的上表面，并使上模板向下运动至设定位置；在设定条件下使预成型体固化成型为环氧树脂基碳纤维板材。本发明使环氧树脂基碳纤维板在成型过程中无需采用模具或治具，极大降低了生产成本，且可防止成型后的板材表面出现针孔等缺陷，提高了板材的良品率，工艺过程简单，提高了生产效率。

技术领域

本发明属于碳纤维材料成型技术领域，具体涉及一种无治具的环氧树脂基碳纤维板材成型方法。

背景技术

碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，其微观结构类似人造石墨。环氧树脂基碳纤维板材是航空航天工业中最重要的材料之一，其中，碳纤维起增强作用，承受大部分载荷，使材料显示出较高的抗张强度和刚度，环氧树脂基体与碳纤维通过界面连在一起，基体将载荷通过界面传递给纤维，不仅能够发挥碳纤维的抗拉性能优异的特点，还能起到使载荷均匀分布和保护碳纤维免遭外界损伤的作用，可以更好的突出碳纤维的高模量、高强度、低密度的优良性能。

目前，在环氧树脂基碳纤维板材成型过程中，均需要在成型设备上设置模具或者限位治具进行成型。但是，高精度的模具与限位治具不仅价格极高，而且不利于成型过程中材料小分子挥发，有可能导致成型得到的碳纤维板材的表面出现针孔缺陷，对于较薄的碳纤维板材尤为明显，因此导致生产过程中碳纤维板材的良品率无法保证，生产效率降低，且生产成本增大。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种无治具的环氧树脂基碳纤维板材成型方法，用于解决现有成型技术生产成本高和易出现针孔缺陷等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种无治具的环氧树脂基碳纤维板材成型方法，包括如下步骤：

S1：准备成型设备，所述的成型设备包括上模板、下模板，所述的上模板位于所述的下模板的上方，所述的上模板的下表面、下模板的上表面形成工作面，且工作面为平面；

S2：根据设定尺寸裁剪环氧树脂基碳纤维预浸料，并按设定方式进行铺设，铺设完成后在其表面设置隔离膜，得到预成型体；

S3：将所述的上模板的下表面、下模板的上表面预热至设定预热温度，将所述的预成型体直接放置在所述的下模板的上表面，并使所述的上模板向下运动至设定位置；

S4：在设定条件下使所述的预成型体固化成型为环氧树脂基碳纤维板材，成型完成后使所述的上模板向上运动并取出环氧树脂基碳纤维板材。

优选地，在S3中，所述的设定预热温度为环氧树脂玻璃化转变温度的20%-80%。

优选地，在S3中，所述的设定位置为所述的上模板的下表面接触所述的预成型体的上表面时的位置，且所述的上模板不对所述的预成型体施加任何压力。

优选地，在S4中，所述的设定条件包括设定时间和设定温度，所述的设定时间为45min-90min，所述的设定温度为80℃-170℃。

进一步优选地，在S2中，所述的隔离膜可耐温度大于等于180℃。

优选地，在S2中，所述的设定方式为按照0°/90°方向依次铺层。

优选地，在S2中，将所述的环氧树脂基碳纤维预浸料按设定方式铺设后在其上表面和下表面均铺设隔离膜。

优选地，在S2中，所述的设定尺寸为待成型碳纤维板材的尺寸。