一种等截面复合材料型材的生产方法技术

本发明专利技术公开一种等截面复合材料型材的生产方法，该生产方法采用以下工艺步骤：1）织造工艺：采用大型2.5D立体织机完成2.5D预制织物在线立体织物的制造；2）预定型工艺：立体织物通过传送装置传输到预定型装置中进行连续定型；3）浸胶工艺：将压力、计量可控的注射装置及回流装置与浸胶装置连接，以设计的压力和流速将树脂注入到浸胶装置中，注入的树脂量与设计的压力、预制织物厚度和拉挤速率相配合；4）固化成型工艺：浸胶后的预制织物送入金属模具内，在拉挤设备电加热板的作用下固化成型，采用三区加热固化工艺，固化温度范围为100℃~180℃；5）切割成品：利用跟踪切割机，按需求长度切割成复合材料型材成品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料制备技术，具体为。
技术介绍
高性能纤维增强树脂基复合材料被认为是继钢材、铝合金和钛合金后的新一代材料，此类材料具有结构可设计性、轻质高强、耐腐蚀、成型方便等优势。在众多的复合材料产品中，以等截面复合材料型材的开发和应用最为广泛，目前已成功应用于航空、航天、建筑、桥梁等工程领域。高性能纤维增强等截面复合材料型材的生产技术主要包含模压成型技术、热压罐成型技术、拉挤成型技术和缠绕成型技术，其中模压成型技术具有空间、面积占有量少，成本相对低廉，生产效率高，工艺成熟等优点，然而，不足之处在于:难以生产截面形状复杂的制品，加上受压机限制，仅适合于生产中小型复合材料型材。热压罐成型技术生产等截面型材具有适用范围广、成型工艺稳定可靠的优势，但投资大，成本高的问题限制了其应用。与其他成形技术相比，使用缠绕成形技术生产等截面型材的主要优点是:能够按照产品的受力状况设计缠绕规律，能充分发挥纤维的强度，生产效率高，成本低，但缠绕技术产品适应性较差，无法缠绕任意截面的制品，尤其是截面有凹状的制品。拉挤成型技术是将连续的增强纤维进行浸溃后，牵引经过成形模具.在模具内固化成形为规定截面形状，脱模后成形为最终制品的加工方法。使用拉挤成型技术不仅成本低、理论上可生产任意形状截面制品、产品质量稳定，尤其是拉挤工艺可自动化连续生产任意长度型材的特点是以上三种方法所无法比拟的。目前拉挤成型方法被认为是生产等截面复合型材最理想的方法。但在型材的实际应用中，除了需要承受拉伸、剪切等应力外，还经常会受到弯曲、扭转和压缩等作用造成的不同部位和不同方向的应力，这使得单向纤维增强的复合材料型材无法满足复杂载荷工况下的力学性能需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供。该生产方法采用立体织造技术和连续树脂传递模塑工艺相结合的方法来解决目前拉挤成型技术制备的等截面型材无法满足复杂载荷工况的难题，具有实际的工程意义。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，设计，该生产方法采用以下工艺步骤:I)织造工艺:采用大型2.立体织机将多层经纱等间距排列，经过整经、穿综、开口、引纬和打纬工序完成2.5D预制织物在线立体织物的制造；所述多层经纱为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维中的至少一种；2)预定型工艺:经织造工艺完成的2.5D结构立体织物通过传送装置传输到预定型装置中，采用预定型装置对预制织物进行连续定型；3)浸胶工艺:将压力、计量可控的注射装置及回流装置与浸胶装置连接，以设计的压力和流速将树脂注入到浸胶装置中，注入的树脂量与设计的压力、预制织物厚度和拉挤速率相配合；4)固化成型工艺:浸胶后的预制织物送入金属模具内，在拉挤设备电加热板的作用下固化成型，采用三区加热固化工艺，固化温度范围为100°c?180°C ；5)切割成品:利用跟踪切割机，按需求长度切割成复合材料型材成品。与现有公知等截面复合型材制备技术相比，本专利技术所提出的在线立体织造-连续树脂传递模塑复合材料的生产方法具有以下优点:1.对比于公知的等截面型材拉挤成型技术，本专利技术所使用的2.5D立体织造一连续树脂传递模塑技术得到的织物预制体具有致密的层层角联锁结构，这种结构可保证型材制品中增强纤维的连续和完整，几乎不存在受力后内部分层失效的问题，保证了等截面型材良好的承载能力。2.对比于公知的等截面型材拉挤成型技术，本专利技术所使用的2.5D立体织造技术可根据载荷工况需求设计型材截面中不同部位的性能，可进一步满足复杂工况下的载荷需求。3.相比于公知的模压、热压罐、缠绕成型技术，本专利技术的在线立体织造-连续树脂传递模塑复合材料的生产方法可实现等截面型材的自动化连续生产。4.本专利技术的生产线得到的等截面复合型材制品性能优异，生产效率高，适于规模化推广使用。【附图说明】图1为本专利技术等截面复合材料型材生产方法的工艺流程图；图2为本专利技术等截面复合材料型材生产方法所得制品中立体织物的单元结构示意图；图3为本专利技术等截面复合材料型材生产线中的在线立体织造部分示意图；图4为本专利技术等截面复合材料型材生产线中的连续树脂传递模塑部分示意图；图5为本专利技术等截面复合材料型材生产线中预定型装置示意图；图6为本专利技术等截面复合材料型材生产线中浸胶装置示意图。图3中，I为纱锭，2为导纱辊，3为纱线，4为导纱板，5为V形张力调节分纱辊，6为导纱板，7为综框,8为提综装置,9为张力线，10为多孔综丝，11为引纬、打纬装置，12为预制织物。图4中，13为传送装置，14为注射装置，15为回流储液罐，16为织物定型装置，17为浸胶装置，18为加热板,19为固化模具,20为前牵引装置,21为后牵引装置,22为祐1梁制品，23为切割装置。图5中，161为上注射管，162为下注射管，163为上喷嘴，164为下喷嘴，12为预制织物，166为隔热块，167为电加热管。图6中，171为定型后的立体织物，172为模腔前部动密封上胶条，173为模腔前部动密封下胶条，174为上注射管，175为下注射管，176为注射腔，177为排气回流管，178为回流储液腔，179为模腔后部动密封上胶条，1710为模腔后部动密封下胶条。【具体实施方式】以下结合实施例及其附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术设计的(简称生产方法，参见图1-6)，该生产方法采用以下工艺步骤:I)织造工艺:采用大型2.立体织机将多层经纱等间距排列，经过整经、穿综、开口、引纬和打纬工序完成2.5D预制织物在线立体织物的制造；所述多层经纱为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维中的至少一种；2)预定型工艺:经织造工艺完成的2.5D结构立体织物通过传送装置传输到预定型装置中，采用预定型装置对预制织物进行连续定型；3)浸胶工艺:将压力、计量可控的注射装置及回流装置与浸胶装置连接，以设计的压力和流速将树脂注入到浸胶装置中，注入的树脂量与设计的压力、预制织物厚度和拉挤速率相配合；4)固化成型工艺:浸胶后的预制织物送入金属模具内，在拉挤设备电加热板的作用下固化成型，采用三区加热固化工艺，固化温度范围为100°c?180°C ；5)切割成品:利用跟踪切割机，按需求长度切割成复合材料型材成品。所述步骤3)中压力、计量可控的注射装置主要是由PCL输入输出控制装置、储液罐、计量泵、压力表、流量表、阀门及相关传输管路组成，所述回流装置由齿轮泵和储液罐组成；所述树脂为环氧树脂、乙烯基树脂或不饱和树脂中的一种，所述预制织物为步骤I)制成的2.5D立体织物。本专利技术所述的立体织物增强等截面复合材料型材的生产方法总体上是通过采用2.立体织机经整经、分纱、二次整经、穿筘、穿综、开口、引纬、打纬工艺，将增强纤维制成等截面的立体织物预制体，然后通过传送装置将预制体连续传送到预定型装置中定型，定型后经浸胶装置和固化模具后制成具有规定形状截面的立体织物增强复合材料型材。立体织物结构具有优异的耐损伤容限以及不分层的整体结构、具有高维自由度的可设计性特点，通过改变纤维交织结构，可以在很宽的范围内剪裁材料的力学性能和物理性能以满足承载等使用条件的要求；连续树脂传递模塑工艺主要特点是在原有拉挤工艺基础上将开放的浸胶槽部分改换为封闭的浸胶装置，再通过预制织物定型装置将织物预定型以保证连续树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等截面复合材料型材的生产方法，该生产方法采用以下工艺步骤：1）织造工艺：采用大型2.5D立体织机将多层经纱等间距排列，经过整经、穿综、开口、引纬和打纬工序完成2.5D预制织物在线立体织物的制造；所述多层经纱为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维中的至少一种；2）预定型工艺：经织造工艺完成的2.5D结构立体织物通过传送装置传输到预定型装置中，采用预定型装置对预制织物进行连续定型；3）浸胶工艺：将压力、计量可控的注射装置及回流装置与浸胶装置连接，以设计的压力和流速将树脂注入到浸胶装置中，注入的树脂量与设计的压力、预制织物厚度和拉挤速率相配合；4）固化成型工艺：浸胶后的预制织物送入金属模具内，在拉挤设备电加热板的作用下固化成型，采用三区加热固化工艺，固化温度范围为100℃~180℃； 5）切割成品：利用跟踪切割机，按需求长度切割成复合材料型材成品。

【技术特征摘要】
1.一种等截面复合材料型材的生产方法，该生产方法采用以下工艺步骤: 1)织造工艺:采用大型2.立体织机将多层经纱等间距排列，经过整经、穿综、开口、引纬和打纬工序完成2.5D预制织物在线立体织物的制造；所述多层经纱为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维中的至少一种； 2)预定型工艺:经织造工艺完成的2.5D结构立体织物通过传送装置传输到预定型装置中，采用预定型装置对预制织物进行连续定型； 3)浸胶工艺:将压力、计量可控的注射装置及回流装置与浸胶装置连接，以设计的压力和流速将树脂注入到浸胶装置中，注入的树脂量与设计的压力、预制织物厚度和拉挤速率相配合； 4)固化成型工艺:浸胶后的预制织物送入金属模具内，在拉挤设备电加热板的作...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宁，胡晓敏，张国利，陈光伟，王静，陈利，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12