[发明专利]一种中空结构的复合材料部件的成型方法

说明书

本发明公开了一种中空结构的复合材料部件成型方法，包括以下工艺步骤：S1、将碳纤维层(2)放入到模具(3)内；S2、将吹气袋(1)放入到碳纤维层(2)内；S3、关闭模具(3)，使用压机对模具(3)的上表面和下表面进行加温加压；S4、将导热油(4)注入吹气袋(1)内；S5、将产品从模具(3)中取出；S6、去掉产品内部的吹气袋(1)；S7、对产品进行打磨、喷漆、抛光。本发明具有设备成本低、产品外观好、产品力学强度和刚度高的特点，能够运用于航空、军工等行业。

技术领域

本发明涉及一种中空结构的复合材料部件成型方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

中空结构的复合材料部件，一般典型的部件为飞机机翼、自行车车架、碳纤维电池盒等，其部件内部是中空结构。一般由预浸料、SMC 片材、碳纤维编织物或这三者任意组合成型而成。其传统成型方法包括使用可溶铝的HP-RTM成型方法、吹气成型方法。由于这两种方法能够很好的保证产品外部尺寸和外观，是目前成型中空结构的复合材料最好的成型方法。使用可溶铝的HP-RTM成型方法：是采用不规则形状铝合金作为芯材，其外部有一层或多层的碳纤维编织物，然后一起放入模具，关闭模具，高压注射树脂(压强高达20MPA)，加热(一般为90℃)后产品硬化、脱模。脱模后的产品在90℃左右加温后，铝合金芯材溶化，清除融化后的铝合金，得到中空结构的复合材料部件。吹气成型方法：是采用一个封闭的塑料袋(材质一般为PA，俗称尼龙，能够承受240℃的高温而不变形)，其外部有一层或多层的预浸料、SMC片材或两者任意组合，然后一起放入模具，关闭模具，对塑料袋内部空气加压(一般为0.6MPA，由于对人和环境有不利的安全因素，气体不能使用较高压强)，加热(一般为150℃)后产品硬化，脱模。将脱模后产品内部的塑料袋清除，得到中空结构的复合材料部件。这是目前碳纤维自行车车架的一般做法。预浸料：预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物。SMC片材：主要原料由玻璃纤维短切纱或碳纤维短切纱、填料及各种助剂组成。

以上两种方法中，使用可溶铝的HP-RTM成型方法，产品外观良好，产品力学强度和刚度很高。但是由于其设备和产线成本往往在 1000万以上，目前难以普及并大规模应用。而吹气成型方法，产品外观较差，常常伴有针孔、干纱、缺胶等缺陷，常常需要修补，耗费人工和污染环境。且由于吹气成型方法使用膨胀介质为压缩空气，因为气体在高压下对人和环境有不安全因素，所以使用吹气成型方法时，压缩空气压强较低，力学强度和刚度较低，其产品往往不能用在航空、军工等领域。所以目前急需一种低成本、高质量、环境友好的中空结构的复合材料部件的成型方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种中空结构的复合材料部件成型方法，该方法具有成本低、产品力学强度和刚度高的特点，从而克服上述现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种中空结构的复合材料部件成型方法，该方法包括以下工艺步骤：

S1、将碳纤维层放入到模具内；

S2、将吹气袋放入到碳纤维层内；

S3、关闭模具，使用压机对模具的上表面和下表面进行加温加压，温度为150℃，压强≥3MPA；

S4、将导热油注入吹气袋内，控制导热油压强为1MPA-3MPA；

S5、待产品成型完成后，将产品从模具中取出；

S6、去掉产品内部的吹气袋；

S7、对产品进行打磨、喷漆、抛光。

作为一种优选方案，所述的吹气袋由PA材质组成。

作为一种优选方案，所述的碳纤维层由预浸料或SMC片材组成，或者由预浸料和SMC片材两者组成。