[发明专利]复合材料制品的成型方法及其机械化生产设备

说明书

本发明涉及的复合材料是指高分子纤维增强复合材料，这是继通用塑料和工程塑料之后出现的一种新型的高分子复合材料，这种材料具有许多独特的优越性能：重量轻、强度高、不锈蚀、电性能好等，可用以制作许多重要的零部件和结构件，在航天、造船、汽车、建筑、轻工等部门得到广泛的应用。但在复合材料制品大批量工业化生产方面，特别是一些形状复杂的具有空间曲面的异型件，复合材料制品却遇到了很大的困难。例如自行车车架和车轮，传统的自行车车架是钢管焊接结构，且结构陈旧，造型上缺乏创意，不适应当今社会追求时尚的要求。二整体上碳纤维自行车车架及轮子的问世，为我们提供了一种新颖脱俗、重量轻、强度高、不锈蚀的自行车精品。但其原材料价格高，工艺复杂，不具备工业化生产条件，价格昂贵，一般人不敢问津。又如复合材料汽车车体具有重量轻、强度高、安全性好等特点，是解决汽车轻量化，减少能源消耗，降低环境污染的重要手。可是由于没有解决批量生产的手段，尽管复合材料汽车早在40年代出现，至今仍然不能进入工业化生产阶段。这是由于复合材料基本相与增强相复合而成的两相体，其成型过程也就是基本相与增强相复合的过程，工艺较复杂。就现有的成型工艺而言，虽有手糊、喷射、缠绕、拉挤、SMC、BMC、RTM等诸多工艺但这些工艺都存在这个自不同的缺陷。例如缠绕、拉挤、SMC、BMC等工艺对制品的局限性很大，不适宜形状较复杂的制品。喷射工艺对环境污染严重。手糊工艺落后，质量难以保证，很难进入现代化工业企业。虽然传统的RTM工艺适应性强，能制作一些形状较复杂的制品，但效率低，不能满足现代工业高节奏生产的要求。

本发明的目的就是提供一种复合材料制品的成型方法及其机械化生产设备。它能以先进的生产工艺实现复合材料制品生产的机械化，保证产品质量，减少对环境的污染。

复合材料的机械化生产设备，整套设备及配料室置于一个全封闭的设有送风装置及抽风装置的防护罩内，该设备主要由用于多套模具循环作业的工作平台及位于其下层的带坡度的模具折返线组成。工作平台上依次设有两个压注工位、固化工位、脱模工位、脱件工位、清理工位。折返线左端设有气动式升降机构和预热机构。工作平台左端的两个压注工位上均设有压注系统和加热温控系统，两工位下层设有汽缸和电磁阀门。固化工位设有模具温控时控系统。脱模工位设有脱模机构；脱件工位设有工件顶出机构；清理工位位于工作平台的右端，用于放置及清理模具、设置预成型芯块，并设有起吊设备。

复合材料制品成型方法一般分三个步骤进行：

1、异型芯型材料的发泡；

2、增强材料的预成型；

3、模塑成型。

其中模塑成型的工艺步骤如下：

1、给压注机加料；

2、模具准备，在设备清理工位将模具表面清理干净，刷涂脱模剂；

3、置入带有增强材料含预埋件的发泡芯体；

4、模具合模；

5、模具加热：模具在预热机内加热，T＝40℃，时间30Min；

6模具外加压锁紧：P＝0.6Mpa，T＝40℃；

7、注入基本材料：在压注工位向模具内注入不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂；

8、快速固化：在固化工位进行固化，时间40Min；

9、脱模：在脱模工位，待模具温度升至60℃，时间持续5分钟后开模；

10、取出工件：杂脱件工位，由工件顶出机将工件顶出。

本发明具备如下优点：该复合材料制品手糊工艺为模塑成型工艺，避免了人工与树脂的直接接触，减少了对环境及操作人员的危害。模塑成型将常温固化通过模具加热改为高温固化，将工序分解，并采用多模具循环流水作业，实现了复合材料制品快节奏、高效率、质量稳定的工业化生产。

附图为复合材料制品机械化生产设备示意图。

图中所示：1、升降机构、2、预热机构、3、1#模具、4、压注工位、5、压注系统、6、加热稳控系统、7、送风机、8、压注工位、9、稳控时控系统、10、固化工位、11、脱模工位、12、抽风机、13、脱件工位、14、工件顶出工位、15、起吊设备、16、清理工位、17、折返线、18、防护找罩、19、2#模具、20、配料室、21、汽缸、22电磁阀门、23、脱模机构。