一种复合材料成型件的模具及模压成型方法技术

本发明专利技术涉及一种复合材料成型件的模具及模压成型方法，本发明专利技术技术的特点是加大阴阳模之间的间隙，大于产品理论厚度；阴模采用热膨胀系数地的材料，例如因瓦钢；阳模采用热膨胀系数大的材料，例如铝合金；为确保固化温度下模具处于正确的产品尺寸(阳模形状和阴模形状)，需要将阴阳模分别按各自的缩比系数缩小模具的常温尺寸；阴模尺寸缩量小，阳模尺寸缩量大，于是阴阳模的常温间隙加大了；当固化升温时，阳模膨胀量大，模腔间隙缩小，铺层被压向阴模，出现了金属膨胀模压效果。固化结束后，模具开始降温时，阳模收缩量大；而铺层已经固化变成了复合材料，由于复合材料热膨胀系数低，复合材料产品收缩量小，因此阳模与产品之间会脱开，出现自动脱模效果。

Mold and molding method for composite material forming part

The present invention relates to mold and molding method for composite material molding, the invention has the technical characteristics that increase the gap between the female die, more than the theoretical thickness; die by thermal expansion coefficient of the material, such as invar steel; mold with large coefficient of thermal expansion materials, such as Aluminum Alloy; to ensure the curing under the temperature of mold in the correct product size (male and female die shape shape), need to be respectively according to their female die shrinkage ratio reduce die size at room temperature; the size of die shrinkage small, mold size shrinkage, temperature gap increased when Yu Shiyin mold; curing temperature, mold expansion volume, die the cavity gap narrowed, ply is pressed to die, the metal expansion molding effect. After curing, the mold cooling, mold shrinkage; and the layer has solidified into a composite material, the composite low coefficient of thermal expansion and shrinkage of composite products is small, it will be disengaged between male die and products, automatic demoulding effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料成型模具领域。
技术介绍
复合材料零组件固化成型需要加温、加压，一般采用单体模具(一面是实体模，另一面是真空袋)确保压实，比如复合材料蒙皮。现有的复合材料加强框，有两个型腔，位于腹板面两侧，采用单体模无法实现真空袋加压，需要采用组合模具。现有的阳模成型的组合模具成型固化后，框缘外表面成橘皮褶皱，不能满足装配要求；原因是框缘比较厚；预浸料树脂含量较高；当固化加压由外向内施加时，成环向铺放的纤维向阳模移动，从而产生纤维屈曲，真空袋不能产生均匀压实效果，造成固化后出现褶皱。为此需要采用阴模，用硅橡胶由内向外加压框缘内表面，成型效果是框缘外表面是光滑的，但内表面比较粗糙，厚度不均匀；如果内外表面都有装配要求(均为装配面)；则硅胶模压技术不能满足此要求。如果想获得内外表面都光滑的复合材料框，可以采用RTM或金属模压；RTM是一种液体树脂注塑、纤维浸渍及模塑加温固化技术，缺点是固化压力低，只能用于低载荷结构；金属模压是阴阳模均为金属模块，缺点是合模困难，特别是对环形闭合件，这是因为预浸料铺层厚度要比最终固化厚度大，所以阴模模合拢困难，在阴模相邻模块间经常出现夹布现象。
技术实现思路
专利技术的目的现有金属压模的阴阳模块采用相同的金属材料，内外模块之间的间隙就是产品理论厚度，即固化厚度，此厚度小于铺层厚度(合模前刚铺放完的厚度)，因此阴模环向合模非常困难；为解决合模困难就需要加大模腔间隙即阴阳模的间隙，需要专利技术一种金属模压结构，解决阴模合模困难问题。技术方案提供一种模具，特别是复合材料成型件的模具，包括阴模和阳模，所述的阴模和阳模的材质不同，阴模为热膨胀系数小于阳模热膨胀系数，且阴模热膨胀系数与阳模的热膨胀系数的比值为1:13～1:11。提供一种复合材料成型件的模压成型方法，包括如下步骤：步骤1、模具制备用CATIA建模软件获得成型件的模型，并根据成型件的模型和缩比系数公式计算出阴模模具模型和阳模模具模型，之后根据阴模模具模型和阳模模具模型分别加工出阴模模具和阳模模具，所述缩比系数公式为：λ=1+αc·ΔT1+αm·ΔT]]>λ为缩比系数；αc为成型件材料的平均热膨胀系数；αm为模具材料的热膨胀系数；ΔT为固化温度与室温的温差；所述的阴模的热膨胀系数小于阳模热膨胀系数，且阴模热膨胀系数与阳模的热膨胀系数的比值为1:13～1:11；步骤2、模具使用将复合材料预浸料铺放到阳模上，再将阴模合拢，并用真空袋密封整个模具，之后对密封模具加热固化，固化后冷却脱模得到复合材料成型件。为加大常温状态下模具间隙，阴模采用热膨胀系数小的金属材料，阳模采用热膨胀系数大的金属材料；为确保固化温度下模具处于正确的产品尺寸(阳模形状和阴模形状)，需要将阴阳模分别按各自的缩比系数缩小模具的常温尺寸；阴模尺寸缩量小，阳模尺寸缩量大，于是阴阳模的常温间隙加大了；当固化升温时，阳模膨胀量大，模腔间隙缩小，铺层被压向阴模，出现了金属膨胀模压效果。目前最好的阴模材料是因瓦钢(INVAR)，热膨胀系数为1.7～2×10-6℃-1；阳模材料为铝合金23.4～24.8×10-6℃-1(20～200℃)。技术效果复合材料预浸料由人工铺放到阳模上，铺层厚度向外积累，铺层厚度一般会大于产品理论厚度，因此阴模合模非常困难；为了解决阴模合模困难，必须加大阴阳模之间的间隙，以利于合模。人工铺层和合模是在室温完成的，因此必须加大室温下阴阳模的间隙。间隙增加量ΔG取决于模具材料的热膨胀系数、产品尺寸L和固化温度Tc。固化加压主要由阳模热膨胀由内向外的挤压产生的，形成金属热膨胀加压效果。固化结束后，模具开始降温时，阳模收缩量大；而铺层已经固化变成了复合材料，由于复合材料热膨胀系数低，复合材料产品收缩量小，因此阳模与产品之间会脱开，出现自动脱模效果。具体实施方式提供一种模具，特别是复合材料成型件的模具，包括阴模和阳模，所述的阴模和阳模的材质不同，阴模为热膨胀系数小于阳模热膨胀系数，且阴模热膨胀系数与阳模的热膨胀系数的比值为1:13～1:11。提供一种复合材料成型件的模压成型方法，包括如下步骤：步骤1、模具制备用CATIA建模软件获得成型件的模型，并根据成型件的模型和缩比系数公式计算出阴模模具模型和阳模模具模型，之后根据阴模模具模型和阳模模具模型分别加工出阴模模具和阳模模具，所述缩比系数公式为：λ=1+αc·ΔT1+αm·ΔT]]>λ为缩比系数；αc为成型件材料的平均热膨胀系数；αm为模具材料的热膨胀系数；ΔT为固化温度与室温的温差；所述的阴模的热膨胀系数小于阳模热膨胀系数，且阴模热膨胀系数与阳模的热膨胀系数的比值为1:13～1:11；步骤2、模具使用将复合材料预浸料铺放到阳模上，再将阴模合拢，并用真空袋密封整个模具，之后对密封模具加热固化，固化后冷却脱模得到复合材料成型件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具，特别是复合材料成型件的模具，包括阴模和阳模，所述的阴模和阳模的材质不同，阴模为热膨胀系数小于阳模热膨胀系数，且阴模热膨胀系数与阳模的热膨胀系数的比值为1:13～1:11。

【技术特征摘要】
1.一种模具，特别是复合材料成型件的模具，包括阴模和阳模，所述的阴模和阳模的材
质不同，阴模为热膨胀系数小于阳模热膨胀系数，且阴模热膨胀系数与阳模的热膨胀系数的
比值为1:13～1:11。
2.一种复合材料成型件的模压成型方法，包括如下步骤：
步骤1、模具制备
用CATIA建模软件获得成型件的模型，并根据成型件的模型和缩比系数公式计算出阴模模
具模型和阳模模具模型，之后根据阴模模具模型和阳模模具模型分别加工出阴模模具和阳模
模具，所述缩比系数公式为：
λ...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳旭，
申请(专利权)人：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23