[发明专利]拉挤工艺中型材的真空辅助夹持方法

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种拉挤工艺中对型材的真空辅助夹持方法，尤其是对中空薄壁复合材料型材的夹持方法，该方法突破传统实心型材拉挤工艺中拉挤设备依靠机械机构或液力机构提供对型材的强大夹持力的方法，本发明采用依靠真空辅助作用、借助大气压力来施加足够的夹持力，实现牵引机构和型材的同步行走和同步行走解除。 

本发明属于纤维增强树脂复合材料拉挤成型技术领域。 

背景技术：

我们知道，复合材料拉挤成型工艺是一种连续的等截面型材的成型工艺，浸渍树脂的纤维(包括原纱或布或毡)通过模腔的加热固化和定型，成为型材，在型材夹持机构和牵引机构的作用下连续移出模具型腔并冷却和定长切断。由于设备长度是有限的，要连续引拔，就要对出模的定型型材连续夹持和连续释放，早期小界面型材(如管或棒)完全可以使用一种履带式夹持机构实现定型型材连续夹持和连续释放，后来发展到大型截面的型材拉挤生产，这就需要实现对制品的巨大引拔力，这必然伴随巨大的夹持力来实现，这就发展了液压牵引和液压夹持机构。因为往复式液压机构是间歇式运动的，所以要使用最少两个夹持臂交替运作，多见3个夹持臂设备，可以保证始终有两个臂牵引前进一个臂复位。 

所以，拉挤工艺中包含以下四个基本模块：夹持和牵引机构、型材模具、连续树脂浸渍纤维系统、电热电控系统。 

传统的纤维增强树脂复合材料拉挤成型工艺，成型设备实现对型材的夹持并在牵引机构作用下的行走，无一例外都是采用机械机构(如履带式夹持)或液力机构(如液压油缸夹持)对型材产品进行夹持。对于实心的、小截面的型材没有任何问题。但是对于大型的异型截面构件，尤其是大型的中空薄壁的型材，传统的方法无能为力。主要问题是巨大的夹持力容易损坏产品。 

大型中空薄壁型材(或类似属性型材)拉挤时需要巨大的牵引力(例如1MN以上)，而巨大的牵引力是通过夹持机构和型材之间的摩擦力传递的，巨大的牵引力就需要有巨大的摩擦力，我们知道，摩擦力F＝k*P*S，(k-摩擦系数，P一正压力，S-作用面积)，这就意味着，我们通过增加作用面积S或者正压力P或者摩擦系数k或者它们中的任意组合都可以达到增加摩擦力的目的。传统的夹持方法是S小，k小，所以，P非常大，所以，容易出现被夹持型材的局部损伤。 

本发明的目的就是改变夹持方法，避免传统夹持方法和夹持机构对型材造成的损伤。 

本发明是通过真空辅助方法来实现利用大气压力对型材壁面施加静压力，同时提升摩擦作用面积S和增加摩擦系数k的方法来实现足够的摩擦力。这样的夹持方案简便易行。 

发明内容：

本发明的目的是改变纤维增强树脂复合材料拉挤工艺中传统的型材夹持方法，本发明采用真空辅助方案、依靠大气压力实现对型材的夹持，其原理就是通过提供大面积正压力、以及增加摩擦系数方案双因素来实现需要的摩擦力；而且中空型材内外大气压力相互平衡而避免夹持失稳。通过摩擦力的传递，在 拉挤设备牵引力作用下，就可以实现中空薄壁型材的引拔成型。 

施加摩擦力的技术方案就是夹持机构中含有大面积的随型的柔性摩擦片材，柔性摩擦片材上有粗糙且耐磨的接触表面，当柔性摩擦片材和型材外表面借助密封结构、借助真空系统能够紧实地贴合在一起的时候，就可以实现型材和牵引机构的同步行走。当然，负压系统解除、摩擦力不足时就出现型材和柔性摩擦片材之间的滑移甚至离合。如果施加压缩空气，就可以快速地破坏真空，实现型材和柔性摩擦片材之间的快速离合。 

随型的柔性摩擦片材可以这样制造，比如使用3000mm长，50mm宽，5mm厚的纤维增强树脂拉挤板条，这种薄的细长的板条可随型适应比较复杂的异型截面，这些板条固定在拉挤设备的牵引机构上，其长度方向沿拉挤设备的纵向布置，可以在设备上沿型材的异型截面的外轮廓线并列布置安装这样的板条。达到随型效果并且有足够的摩擦面积。在这些板条和型材产品接触的表面上粘贴砂布类粗糙材料，以便提供足够大的摩擦系数。 

用钢板代替上述板条也可以达到同样的效果。 

可以在每个板条的周围放置类似硅橡胶类的密封材料，也可以在所有板条的外侧覆盖一个橡胶膜套，形成整体的密封结构。 

我们并不追求绝对的密封和绝对的真空，只要能够提供足够的密封腔负压就可以了，密封效果差时，还可以用增大摩擦面来补偿正压力的不足。