一种纤维增强塑料压注成型工艺方法技术

本发明专利技术提供了一种纤维增强塑料压注成型工艺方法，将增强纤维和树脂混合均匀，烘干预固化，得到压注料；使用时将压注料和成型模具预热，将压注料装入成型模具内加压固化。本发明专利技术工艺简便，能够成型厚度在1.5～5mm、制品长度不大于100mm的薄壁防热构件。构件的轴向及径向结构尺寸基本偏差可达到IT8级～IT9级，表面光洁度不低于Ra＝0.8。压注制品可直接用于粘接，不再进行机械加工。

A process of fiber reinforced plastics injection molding

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强塑料压注成型工艺方法
本专利技术涉及一种成型方法，用于固体火箭发动机和火箭弹的薄壁防热内衬、喷管堵盖、点火器外壳等薄壁次承力防热结构件及电器薄壁纤维增强绝缘构件的制造。
技术介绍
纤维增强树脂基复合材料的成型方法，主要包括模压成型、纤维缠绕成型、树脂传递模塑(RTM)、压注成型、注射成型等。在树脂基复合材料成型技术中，模压成型的历史最长，是迄今热固性树脂基复合材料和某些热塑性树脂基复合材料的主要成型加工法。与其他成型工艺相比，模压成型设备和模具较为简单，工艺技术成熟且积累了丰富的实践经验，制品致密，精度高，尺寸稳定性较好。然而，模压成型工艺生产周期长，效率低，难以成型结构和形状复杂的制品。一般为保证制品密度，模压成型工艺采用不溢料式模具，结构如图1所示，设计理念是不让物料从型腔中外溢，将压机施加的压力全部都作用在物料上。纤维缠绕成型通常适用于制造圆柱体、圆筒体、球体和某些正曲率回转体制品。在国防工业中，主要用于制造导弹壳体、火箭发动机壳体、枪炮管等。纤维缠绕成型制品纤维体积含量高，最高可达80％，制品强度高，质量稳定性高，生产效率高，适用于大批量生产。但是纤维缠绕制品一般用于主承力构件的制造，不作为防热功能性构件的首选方法。树脂传递模塑(简称RTM)是将树脂注入到闭合模具中浸润增强材料并固化的工艺方法，是近年来发展迅速的适宜多品种、中批量、高质量先进复合材料制品生产的成型工艺。RTM工艺虽然成本较低，但技术要求高，特别是对原材料和模具的要求较高，对于固体火箭发动机和火箭弹所用的防热构件制造成本较高。压注成型又称传递成型，是在压缩成型基础上发展起来的一种热固性塑料的成型方法，可成型外型复杂、薄壁或壁厚变化较大、带有精细嵌件的塑件。压注成型时，将热固性塑料原料装入闭合模具的加料室内，使其在加料室内受热塑化，塑化后的熔融塑料在压注压力的作用下，通过浇注系统进入闭合的型腔，继续受热、受压而固化成型。现有的压注成型方法，纤维长度一般不大于10mm，不能满足长纤维增强塑料的成型。纤维增强热固性树脂基复合材料注射成型是使待加工物料在加热和剪切作用下熔融塑化，并借助螺杆或柱塞所产生的推力将其注入闭合的模型中，于一定温度下固化成型，开模后即得制品。注射成型生产周期短，适应性强，生产效率高，且易于实现自动化。但该成型方法对纤维最大长度和最大纤维含量有要求，对于纤维增强防热内衬60％以上的纤维含量、30mm以上的纤维长度，注射成型方法难以塑化和注射。固体火箭发动机和火箭弹的薄壁防热内衬成型方法是先模压毛坯后机加成型的工艺方法，工艺路线长，机加后制品强度低。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种纤维增强塑料压注成型工艺方法，能够加工用于固体火箭发动机和火箭弹的薄壁防热内衬、喷管堵盖、点火器外壳等薄壁次承力构件。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：(1)将增强纤维和树脂按照(60±10)︰(40±10)的质量百分比混合均匀；(2)将步骤(1)的混合物在80±1℃的条件下烘干90min进行预固化；(3)将步骤(2)烘干得到的压注料密封保存2～3天；(4)在80±1℃的条件下将待加工的压注料预热；(5)在155～170℃条件下预热成型模具，将预热后的压注料装入成型模具内；(6)将成型模具加压固化；(7)卸压脱模。所述的步骤(1)在混合前将增强纤维短切成30～50mm。所述的增强纤维选用玻璃纤维，树脂选用硼酚醛树脂、氨酚醛树脂、钡酚醛树脂或镁酚醛树脂。所述的步骤(5)分若干次将压注料装入成型模具内。所述的步骤(6)中压力为80～160MPa，加压固化时间为10～30min。所述的成型模具包括压柱、加料室、下模和模套，所述的下模和模套扣合后相互之间的空腔与待加工工件的形状一致，所述的加料室与下模和模套扣合的空腔连通，所述压住料填充在加料室中，由压柱推入下模和模套扣合的空腔内。所述的模套为中空柱体，内腔中部向内凸起；所述的下模为台阶柱结构，小直径段穿过内腔中部凸起，进入内腔一端，小直径段与内腔内壁之间的空腔与待加工工件的形状一致。本专利技术的有益效果是：工艺简便，能够成型厚度在1.5～5mm、制品长度不大于100mm的薄壁防热构件。构件的轴向及径向结构尺寸基本偏差可达到IT8级～IT9级，表面光洁度不低于Ra＝0.8。压注制品可直接用于粘接，不再进行机械加工。本专利技术涉及的纤维增强塑料压注成型工艺方法用于固体火箭发动机和火箭弹的薄壁防热内衬、喷管堵盖、点火器外壳等薄壁次承力构件。本专利技术涉及的纤维增强塑料压注成型工艺方法根据构件防热与承压要求，可对纤维含量在50％～65％之内，纤维长度在30mm～50mm的纤维增强热固性树脂材料进行压注。本专利技术涉及的纤维增强塑料压注成型工艺方法可一次成型厚度在1.5～5mm的薄壁防热构件，构件特征形状完全由模具成型，不进行后续机械加工，制品强度与试样相当。本专利技术涉及的纤维增强塑料压注成型工艺方法对于纤维增强的硼酚醛树脂、氨酚醛树脂、钡酚醛树脂和镁酚醛树脂防热材料的成型，具有广泛的适应性。本专利技术涉及的纤维增强塑料压注成型工艺方法可以用于平板硫化机、单柱液压机和四注液压机等含加热装置的液压设备。附图说明图1是现有技术的不溢料式模具结构示意图；图2是本专利技术实施例的模具结构示意图；图3为本专利技术纤维增强塑料压注成型的制备工艺流程图。图中，1-动模，2-定模，3-制品，4-顶杆，5-压柱，6-加料室，7-下模。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术涉及的纤维增强塑料压注成型工艺方法基于以下基本要求：对于纤维含量在50％～65％之内，纤维长度在30mm～50mm的纤维增强热固性树脂材料均可以进行压注，并且保证制品特征结构和密度。本专利技术涉及的纤维增强塑料压注成型工艺方法对于制品形状基于以下基本要求：制品厚度在1.5mm～5mm，制品长度不大于100mm。本专利技术涉及的纤维增强塑料压注成型工艺方法基于以下基本模具结构：主要分为压柱、加料室、下模及导向机构，产品一次成型，轴向及径向结构尺寸基本偏差可达到IT8级～IT9级，本工艺采用移动/组合式压注模，可适应平板硫化机、单柱液压机和四注液压机等含加热装置的液压设备，对液压设备与模具接口结构没有要求，模具结构如图2所示。本专利技术涉及的纤维增强塑料压注成型工艺方法涉及的基本制备工艺流程为：①本专利技术采用预混法制备的纤维增强压注料，将增强纤维短切成30mm～50mm，按纤维︰树脂＝55︰45(质量比)称量，并混合均匀，撕松，晾置；②在80℃±1℃的条件下，烘干90min进行预固化；③经烘干的压注料放在塑料袋(桶)中密封2～3天；④根据产品质量，准确称量所需压注料；⑤在80℃±1℃的条件下，烘干15min预热压注本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强塑料压注成型工艺方法，其特征在于包括以下步骤：/n(1)将增强纤维和树脂按照(60±10)︰(40±10)的质量百分比混合均匀；/n(2)将步骤(1)的混合物在80±1℃的条件下烘干90min进行预固化；/n(3)将步骤(2)烘干得到的压注料密封保存2～3天；/n(4)在80±1℃的条件下将待加工的压注料预热；/n(5)在155～170℃条件下预热成型模具，将预热后的压注料装入成型模具内；/n(6)将成型模具加压固化；/n(7)卸压脱模。/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强塑料压注成型工艺方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将增强纤维和树脂按照(60±10)︰(40±10)的质量百分比混合均匀；
(2)将步骤(1)的混合物在80±1℃的条件下烘干90min进行预固化；
(3)将步骤(2)烘干得到的压注料密封保存2～3天；
(4)在80±1℃的条件下将待加工的压注料预热；
(5)在155～170℃条件下预热成型模具，将预热后的压注料装入成型模具内；
(6)将成型模具加压固化；
(7)卸压脱模。


2.根据权利要求1所述的纤维增强塑料压注成型工艺方法，其特征在于：所述的步骤(1)在混合前将增强纤维短切成30～50mm。


3.根据权利要求1所述的纤维增强塑料压注成型工艺方法，其特征在于：所述的增强纤维选用玻璃纤维，树脂选用硼酚醛树脂、氨酚醛树脂、钡酚醛树脂或镁酚醛树脂。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李晓奋，李聪，张飞，耿志刚，李鹏飞，秦锋，
申请(专利权)人：西安长峰机电研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61