[发明专利]一种碳纤维复合材料方管硅橡胶热膨胀成型工艺

说明书

本发明公开了一种碳纤维复合材料方管硅橡胶热膨胀成型工艺，其技术方案要点是：包括以下步骤：步骤1、采用硅橡胶方管芯模模具注入硅橡胶，固化后脱模制作硅橡胶方管芯模，所述硅橡胶方管芯模由方管芯模成型模上模和方管芯模成型模下模组成；步骤2、采用硅橡胶楔形条芯模模具注入硅橡胶，固化后脱模制作硅橡胶楔形条，所述硅橡胶楔形条的成型模由圆柱芯模、模具主体和侧板组成，所述硅橡胶楔形条的成型模用来制造硅橡胶楔形条；所述圆转芯模上设有第一螺纹孔并与侧板通过紧固件连接；本发明中模具表面使用匀压板，相较于成型的碳纤维复合材料方管表面光滑，成型质量好且壁厚均匀，减少后续打磨工作量。

技术领域

本发明涉及管件加工领域，特别涉及一种碳纤维复合材料方管硅橡胶热膨胀成型工艺。

背景技术

碳纤维复合材料方管具有高比强度、高比模量、耐腐蚀等优势，方管支架具有广泛的应用。本发明涉及一种截面边长约50mm，长度约1m,厚度为5mm以内的碳纤维复合材料方管成型工艺及工装。

现有技术的缺陷和不足如下：

碳纤维复合材料方管批量生产成型方法，主要有拉挤成型、缠绕成型等，加工效率高但设备昂贵，同时纤维铺层角度受限，无法充分发挥碳纤维的优势。

可实现任意铺层角度铺贴的成型工艺方法由阳模成型和阴模成型两种：

阳模成型工艺多采用金属芯模、水溶性砂模芯模、表层缠绕BOPP膜或热缩套管等方式，成型制件表面粗糙，后期表面加工会损伤纤维；阴模成型工艺主要有气囊内胀法、硅橡胶膨胀法等，成型制件内腔表面状态粗糙，且内腔尺寸无法精确控制。两种工艺方法在复合材料圆管成型工艺中应用较多，在复合材料方管成型工艺中难以达到大批量生产的要求。

对于内外表面粗糙度和尺寸均有较高要求且可以实现任意铺层角度设计的碳纤维复合材料方管，现有的成型工艺均难以满足大批量生产要求。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种碳纤维复合材料方管硅橡胶热膨胀成型工艺，以解决背景技术中提到的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种碳纤维复合材料方管硅橡胶热膨胀成型工艺，包括以下步骤：

步骤1、采用硅橡胶方管芯模模具注入硅橡胶，固化后脱模制作硅橡胶方管芯模，所述硅橡胶方管芯模由方管芯模成型模上模和方管芯模成型模下模组成；

步骤2、采用硅橡胶楔形条芯模模具注入硅橡胶，固化后脱模制作硅橡胶楔形条，所述硅橡胶楔形条的成型模由圆柱芯模、模具主体和侧板组成，所述硅橡胶楔形条的成型模用来制造硅橡胶楔形条；所述圆转芯模上设有第一螺纹孔并与侧板通过紧固件连接；所述模具主体上设有第二螺纹孔并与侧板通过紧固件连接；所述侧板上设有第一注胶孔和第一通气孔，橡胶从所述第一注胶孔进入，所述第一通气孔将空腔内的空气排出，直至排气孔内排出橡胶，表明空腔内已经注满硅橡胶，然后进行固化，固化后脱模；

步骤3、进行碳纤维复合材料方管的铺贴，使用下料机裁切预浸料，在硅橡胶芯模上按照铺层表依次织物预浸料、单向带、表层织物预浸料，直至铺贴完成碳纤维复合材料方管；

步骤4、重复步骤3，完成所需的多根碳纤维复合材料方管的铺贴；

步骤5：多根方管的制袋；

步骤6、按复合材料通用烘箱成型工艺进行制袋、固化、脱模工序，完成碳纤维复合材料方管的制造。

较佳的，所述步骤1中硅橡胶方管芯模是一种固化的高弹硅橡胶材料，保证中温固化碳纤维预浸料在130℃以内的固化成型工艺要求，硅橡胶方管芯模尺寸的确定综合根据硅橡胶热膨胀系数α和固化过程的温差△t，计算公式如下：