CN110588012B - 一种复合材料压力传递成型的方法及压制模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料压力传递成型的方法及压制模具，所述压制模具包括底板、压缩腔、压板及放置在压缩腔中与产品规格匹配的模型；在模压过程的压制腔体中加入传递物作为压力传递媒介，将铺贴好成型材料的模型埋入传递物中，盖上压板，锁紧压制腔体进行压制固化。本发明解决了现有模压加压需对模的问题，只需一个模型，减少了模具制造周期和成本；能够提供更大的成型压力，最高可达20Mpa或以上，保证了产品的致密度，有利于提高产品的力学强度；不需要昂贵的热压罐设备投入，可用现有外置压力源进行加压，利用烘箱、加热板、加热棒等多种供热方式进行加热，节约成本的同时，满足多种材料对成型条件的不同需求，适应性广。

Description

一种复合材料压力传递成型的方法及压制模具

技术领域

本发明属于材料成型领域，具体涉及一种复合材料压力传递成型的方法及压制模具。

背景技术

复合材料压力成型方法主要有，模压成型、真空袋压成型、热压罐法等。通常的操作过程为，先铺贴好的毛坯体，然后通过对模施压、抽真空后形成的大气反压、高压气体施压，在加热或不加热的情况下，经过一段时间的树脂大分子交联固化得到最终制品。传统模压成型加压虽然可较大，可大于2.5Mpa，但须有对模，即型芯和型腔需同时具备，从而增加了模具制作周期，提高了成本；真空袋压虽可只有型芯或型腔之一，但加的压力较小，通常小于一个大气压0.1Mpa，因此制品不够致密；热压罐虽可到达较大压力，通常可达1.5-2.5Mpa，产品致密度高，但设备造价昂贵，耗能高，制造成本大。

发明内容

本发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种复合材料压力传递成型的方法，只需一个模型即可完成材料成型的制备，在保证高成型压力的同时，有效降低模具制作周期和使用成本。

本发明的发明内容如下：

一种复合材料压力传递成型的方法，在模压过程的压制腔体中加入传递物作为压力传递媒介，将铺贴好成型材料的模型埋入传递物中，盖上压板，锁紧压制腔体保证传递物受压，最后进行压制固化。

所述压制腔体包括压缩腔或凹模腔体；当使用额外增加的压缩腔进行压制时，所述模型可选用凸模或具有活动压块的凹模腔体；当使用凹模腔体本身作为压制器械时，凹模腔体中放置活动压块。作为可选择方案之一，可将凸模或凹模腔体放置在压缩腔中进行材料成型；作为可选择方案之一，也可使用凹模腔体取代压缩腔进行直接简易成型。额外的压缩腔体可考虑为适合多个产品成型的通用件，以降低成本。

进一步地，所述传递物为具有流动性并可塑形的固体物质，传递物与毛坯之间用透气隔离膜分开。作为选择，所述传递物包括但不限于石英砂、普通砂、固体粉末等。在压力作用下，可作为压力传递媒介。

进一步地，根据成型材料的不同，可以进行常温或加热固化，采用加热固化时，可用热压板、烘箱或加热棒中的一种或多种加热方法结合进行加热。

进一步地，锁紧压缩腔体时，可用油压机、螺钉或气缸作为压力源作用于压板使得传递物受压。

进一步地，所述传递物中埋入压力传感器，测量压力值，对压制过程的压力进行监控，以实现压制的可控与精确。

进一步地，所述传递物中埋入加热元件和热电偶，加热元件与热电偶埋入方式可相同，需在压缩腔体中分布均匀，加热元件需同热电偶保持一定距离。若内部埋入加热元件不方便，也可在压缩腔外放置加热板等加热部件，或通过烘箱加热。通过热电偶、加热元件和温控仪表等对压制过程的温度进行监控，以实现压制的可控与精确，满足部分材料在压制时对温度控制的需求。

进一步地，必要时，可对压制腔体进行抽真空，保证毛坯中的气体通过透气膜、传递物、抽气嘴排除，提高成型材料的品质。

本发明还包括实现上述复合材料压力传递成型的压制模具，包括底板、放置在底板上与产品规格相适应的压缩腔、可与压缩腔盖合的压板、放置在压缩腔中与产品规格匹配的模型；所述压缩腔内壁由上至下呈逐渐收缩倾斜，所述压缩腔或压板打小孔选择性埋入压力及温度传感器，所述压缩腔连接加装有真空抽气系统。

进一步地，所述模型分为凸模与凹模组合，所述凹模组合包括活动压块与凹模腔体，所述活动压块侧面为倾斜面，所述凹模腔体口部呈喇叭形开口。根据情况对部分制品（如游艇等大型产品）,压缩腔或型腔可用土工或其他方法建造在地面上、或地面下。

由于采用了上述方案，本发明的有益效果为：1）解决了现有模压加压需对模的问题，只需一个模型（型芯或型腔之一），减少了模具制造周期和成本。2）相比真空袋压成型得成型压力不高于0.1Mpa，本成型方法可提供更大的成型压力，最高可达20Mpa或以上，保证了产品的致密度，有利于提高产品的力学强度；3）相比热压罐成型，本成型方法不需要昂贵的热压罐设备投入，可用现有压机、螺钉锁紧、汽缸等外置压力源进行加压，利用烘箱、加热板、加热棒等多种供热方式进行加热，节约成本的同时，满足多种材料对成型条件的不同需求，适应性广。

附图说明

附图1是本发明的实施例1的凸模成型示意图；附图2是本发明的实施例2的凹模标准成型示意图；附图3是本发明的实施例3的凹模简易成型示意图；图1中，1为底板、2为压缩腔、3为压板、4为凸模、5为压力传感器、6为温度传感器、7为传递物、8为凹模型腔、9为活动压块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1实施例1为凸模成型法。

本实施主要成型部件为凸模，省去了凹模制作成本。主要适用需保证产品内部尺寸，铺层适合在凸模上进行的情况。

所述压制模具如图1所示，包括底板1、放置在底板1上与产品规格相适应的压缩腔2、可与压缩腔2盖合的压板3、根据产品内腔形状制作的包裹用凸模4；所述压缩腔2内壁由上至下呈逐渐收缩倾斜，所述压缩腔2两侧打小孔埋入压力传感器5及温度传感器6，所述压缩腔2还可设置抽气嘴连接真空抽气系统，所述真空抽气系统包括真空泵、稳压腔、控制系统，可通过真空泵对压缩腔2进行抽气。

利用上述压制模具，成型方法包括下述步骤：

1）根据常用的产品规格，制造出在一定范围内可通用的压缩腔2、压板3；

2）制作包裹专用模型；

3）铺贴毛坯，在凸模4上铺贴预浸料，或铺纤维布并刷涂树脂，然后铺贴上透气隔离膜；

4）准备传递物7，如石英砂或其他固体可流动介质；

5）将传递物7倒入压缩腔2，将铺贴好成型材料的凸模4埋入传递物中，然后盖上压板3；

6）锁紧压缩腔2，采用油压机顶紧，保证传递物7处于受压状态，通过压力传感器5可监测受压压力；

7）根据成型材料不同，进行常温或加热固化，通过温度传感器6监测成型温度。如整个装置适合转运，能满足烘箱承重要求，则可在烘箱内进行加热固化。其他不适合转运的，可用热压板、加热棒等进行。

8）固化时间到后，降温到规定温度，然后解除锁紧力，打开压板3，取出包裹模型；

9）将零件从包裹模型取下；

10）对传递物7进行检查，去除其中的溢胶，检查流动性，以备下次使用。

11）必要时，可对压缩腔2加装真空抽气系统，保证毛坯中的气体通过透气膜、传递物、抽气嘴排除。

实施例2

本施实例适合对产品外部的尺寸和外观要求较高的情况，省去了制作凸模的成本。主要适合产品较小，通常投影面积在150mm×200mm以下可适用。

实施例2为凹模成型标准法。在实施例1的基础上，将凸模换为凹模型腔8和活动压块9。所述活动压块侧面为倾斜面，所述凹模腔体8口部呈喇叭形开口。

利用上述压制模具，成型方法包括下述步骤：1）根据常用的产品规格，制造出在一定范围内可通用的压缩腔2、压板3；2）制作包裹专用模型；3）铺贴毛坯，在凹模型腔8内铺贴预浸料或铺纤维布并刷涂树脂，然后铺贴上透气隔离膜；毛坯包裹层紧贴凹模内壁，由内向外依次为隔离膜、传递物；4）准备传递物7，如石英砂或其他固体可流动介质；5）将传递物部分倒入压缩腔2，将铺贴好成型材料的凹模型腔8埋入传递物7中，将传递物7与活动压块9填充在凹模型腔8内部，压缩并铺平传递物7，然后盖上压板3；6）锁紧压缩腔2，采用油压机顶紧，保证传递物处于受压状态；7）根据成型材料不同，进行常温或加热固化。若加热，可用热压板、烘箱、加热棒等进行；8）固化时间到后，降温到规定温度，然后解除锁紧力，打开压板3，取出包裹模型；9）将零件从包裹模型取下；10）对传递物7进行检查，去除其中的溢胶，检查流动性，以备下次使用。11）必要时，可对压缩腔2加装真空抽气系统，保证毛坯中的气体通过透气膜、传递物、抽气嘴排除。实施例3

本实施例同实施例2，适合对产品外部的尺寸和外观要求较高的情况，适合产品较大（通常在投影面积在150mm×200mm以上），可省去制作压缩腔。

实施例3作为实施例2的变型，为凹模简易成型法。制作与凹模型腔8匹配的压板3，凹模型腔8上部存在喇叭口，口部设置有可与压板3下部边缘盖合的配合段，将传递物7部分倒入凹模型腔，然后把移动压块9放置在凹模型腔8的内部，填充并铺平传递物7，压紧压板3，实行后续模压操作。采用上述三个实施例对复合材料进行压制成型，相较于传统对模成型方式，只需要一个模型，减少了模具制造周期和成本，提高了生产效率；成型压力可达到20Mpa或以上，保证了产品的致密度，有利于提高产品的力学强度，对材料成型的质量有保证；能够对成型过程中的温度与压力进行有效控制，不需要昂贵的热压罐设备投入，可用现有压机、螺钉锁紧、汽缸等外置压力源进行加压，利用烘箱、加热板、加热棒等多种供热方式进行加热，节约成本的同时，满足多种材料对成型条件的不同需求，适用于不同尺寸不同成型压力的材料成型制作，适应性广泛。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种复合材料压力传递成型的方法，其特征在于，在模压过程的压制腔体中加入传递物作为压力传递媒介，将铺贴好成型材料的模型埋入传递物中，盖上压板，锁紧压制腔体保证传递物受压，最后进行压制固化；

所述压制腔体包括压缩腔或凹模腔体；当使用额外增加的压缩腔进行压制时，所述模型可选用凸模或具有活动压块的凹模腔体；当使用凹模腔体本身作为压制器械时，凹模腔体中放置活动压块；

所述传递物为具有流动性并可塑形的固体物质, 传递物与毛坯之间用透气隔离膜分开。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据成型材料的不同，可以进行常温或加热固化，采用加热固化时，可用热压板、烘箱或加热棒中的一种或多种加热方法结合进行加热。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，锁紧压缩腔体时，可用油压机、螺钉、重物或气缸作为压力源作用于压板使得传递物受压，传递物再将压力传递到铺有复合材料的模型上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传递物中埋入压力传感器，测量压力值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传递物中埋入加热元件和热电偶，对成型温度进行控制。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对压制腔体进行抽真空，保证毛坯中的气体通过透气膜、传递物、抽气嘴排除。

7.一种实施权利要求1-6任一项所述复合材料压力传递成型的方法的压制模具，其特征在于：包括底板、放置在底板上与产品规格相适应的压缩腔、可与压缩腔盖合的压板、放置在压缩腔中与产品规格匹配的模型；所述模型分为凸模与凹模组合，所述凹模组合包括活动压块与凹模腔体；所述压缩腔内壁由上至下呈逐渐收缩倾斜，所述压缩腔或压板打小孔选择性埋入压力及温度传感器，所述压缩腔连接加装有真空抽气系统。

8.根据权利要求7所述的压制模具，其特征在于：所述活动压块侧面为倾斜面，所述凹模腔体口部呈喇叭形开口。

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