一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装及方法技术

一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装及方法，它涉及连续纤维增强复合材料的制备领域。本发明专利技术解决了现有的在硫化机平台上制备复合材料时存在碳纤维不平直，位置精度差，且需要多个工序制备不同碳纤维间距的单层的问题。本发明专利技术制备工装的工装主体前侧沿竖直方向设有多个定位通孔，每个定位通孔内部设有一个定位件，工装主体左侧端面和右侧端面均沿其长度方向均布若干限位栓。本发明专利技术制备方法通过以下步骤实现：安装单层板内侧环氧树脂薄膜；确定碳纤维丝的盘绕路径并盘绕；安装单层板外侧环氧树脂薄膜；复合环氧树脂薄膜板‑碳纤维丝层‑环氧树脂薄膜板；复合单层板完成了复合材料混层的制备。本发明专利技术用于复合材料混层的一次性制备。

A kind of tooling and method for preparing composite mixed layer by vulcanizing machine

【技术实现步骤摘要】
一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装及方法
本专利技术涉及连续纤维增强复合材料的制备领域，具体涉及一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装及方法。
技术介绍
碳纤维增强树脂基复合材料由于质量轻，强度高，在工业产品的轻量化进程中有十分广泛的应用。碳纤维增强复合材料中碳纤维的间距对材料的力学性能有直接影响。间距太大会降低材料的强度和断裂所需的临界能量，间距太小则浪费碳纤维材料，提高了成本。有时将不同碳纤维间距的单层复合。这样材料整体强度达到要求同时，能最大限度节约碳纤维的使用量。复合材料由树脂薄膜和增强纤维热压复合而成，薄膜的厚度为几十微米。采用硫化机热压时，一般的方法是根据设计要求，在薄膜上等间距放置增强纤维。再在纤维上覆盖与底层形状及尺寸相似的薄膜。在特定的温度和压力下实现复合。这种压合方法容易出现的问题是：首先，无法准确控制纤维的间距。因为薄膜不可避免存在卷曲，纤维放置在不平整的薄膜上，在压力机压合时会出现薄膜与纤维的滑移，使得压合后纤维间距与之前摆放时的不一样。其次由于没有张力的作用，铺设在薄膜上的纤维也存在曲率，这造成材料的取向性减弱。目前关于如何在硫化机平台上将碳纤维丝牵拉，制备出碳纤维位置精度高的复合材料还没有报道。而如何一次性的制备出有不同碳纤维间距的两个单层(称之为“混层”)，也没有报道。采用现有的硫化机制备碳纤维增强复合材料，碳纤维不能被牵拉，导致复合后纤维不平直，位置精度差。另外，出于对节约材料成本和保证材料强度的需要，将有不同纤维间距的单层复合。而这些单层一般是单独制备，然后复合在一起。这需要多个工序，增加了制备时间和成本。综上所述，现有的在硫化机平台上制备复合材料时存在碳纤维不平直，位置精度差，且需要多个工序制备不同碳纤维间距的单层的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的在硫化机平台上制备复合材料时存在碳纤维不平直，位置精度差，且需要多个工序制备不同碳纤维间距的单层的问题，进而提供一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装及方法。本专利技术的技术方案是：一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，它包括工装主体3、多个定位件4和多个限位桩5，工装主体3为矩形板状结构，工装主体3的两侧端面为弧面，工装主体3的前端面沿其长度方向开设隔热通孔31，工装主体3的上端面和下端面均沿其长度方向设有用于容纳矩形薄膜1的矩形定位槽32，工装主体3的前侧沿竖直方向设有多个定位通孔，所述定位通孔与隔热通孔31垂直且相通设置，每个定位通孔的内部设有一个定位件4，所述定位件4的两端分别延伸至工装主体3的上下端面，两端垂直穿过隔热通孔31并与矩形定位槽32侧壁相切，工装主体3的左侧端面和右侧端面均沿其长度方向均布若干限位桩5。进一步地，定位件4包括定位弹簧41、两个定位块42和两个定位挡片43，两个定位块42设置在定位弹簧41的两端，每个定位块42与定位弹簧41之间设有一个定位挡片43，定位挡片43与定位弹簧41和定位块42固接。进一步地，所述工装还包括支撑筋板，支撑筋板沿工装主体3的长度方向设置在矩形定位槽32中部，支撑筋板与工装主体3为一体式结构。进一步地，工装主体3左侧端面的限位桩5与工装主体3右侧端面的限位桩5一一对应。进一步地，位于左右两侧的两个相对的定位件4的内侧端面之间的距离与矩形薄膜1的宽度相等。进一步地，工装主体3上下端面的矩形定位槽32的槽深均小于矩形薄膜1的厚度。进一步地，工装主体3的左侧端面和右侧端面的截面均为圆弧形。进一步地，矩形薄膜1为环氧树脂薄膜。利用所述的采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装制备复合材料混层的方法，所述采用硫化机一次性制备复合材料混层的方法是通过以下步骤实现的，步骤一、单层板内侧环氧树脂薄膜1的安装：将两个环氧树脂薄膜1分别放置在工装主体3上端面和下端面的矩形定位槽32内，环氧树脂薄膜1紧贴在工装主体3上；步骤二、碳纤维丝的盘绕路径的确定：根据单层板中碳纤维丝的距离，确定工装主体3上端面和下端面两侧碳纤维丝的盘绕路径；步骤三、碳纤维丝的盘绕：根据设计好的路径在工装主体3上进行碳纤维丝的盘绕，首先，将纤维丝2的一端系在工装主体3一侧靠近边缘的一个限位桩5上，然后，沿顺时针方向盘绕纤维丝2跨过工装主体3正面的矩形定位槽32，与正面的环氧树脂薄膜1之间形成第一个正面薄膜贴合部分21，当纤维丝2到达工装主体3另一侧后，纤维丝2贴在工装主体3侧端面上部，形成第一个正面主体贴合部分22，接着到达工装主体3另一侧限位桩5后在桩间缠绕，形成第一个桩间缠绕部分23；桩间缠绕完成后，向工装主体3的反面牵引纤维丝2，首先形成第一个反面主体贴合部分24，再跨过工装主体3反面的矩形定位槽32，与反面的环氧树脂薄膜1之间形成第一个反面薄膜贴合部分25，当纤维丝2再次绕回工装主体3一侧后，依次经过第二个反面主体贴合部分、第二个桩间缠绕部分及第二个正面主体贴合部分22，后纤维丝2再次跨过工装主体3正面的矩形定位槽32，与正面的环氧树脂薄膜1之间形成第二个正面薄膜贴合部分26，如此循环，直至完成碳纤维丝的盘绕；步骤四、单层板外侧环氧树脂薄膜1的安装：将盘绕碳纤维丝后的工装主体3水平放置压力机的工作台上，并在其上下表面分别放置两个环氧树脂薄膜1，通过定位件4定位；步骤五、环氧树脂薄膜板-碳纤维丝层-环氧树脂薄膜板的复合：先开动硫化机，使硫化机对两侧的单层板进行匀速压合，压强为0.6MPa～0.8MPa，将压合后的单层板放入硫化机，并以恒定温度保温，保温温度为120℃～130℃，保温时间10min；步骤六、两侧的单层板的剥离：压装结束后，取出产品，剥离工装主体3两侧的单层板，得到复合材料的两个单层；步骤七、重复步骤一至步骤六，制备多个不同纤维间距的单层板；步骤八、单层板的复合：将所有单层板按设计的次序叠放后，放入硫化机，设置温度和压强，进行复合，复合温度为112℃～125℃，复合压强为0.7MPa～0.9MPa，复合结束后，取出产品，至此，完成了复合材料混层的制备。进一步地，步骤五中所述的压强为0.7MPa，保温温度为125℃；步骤八中所述的复合温度为113℃，复合压强为0.8MPa。本专利技术与现有技术相比具有以下效果：1、本专利技术采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，解决了在硫化机平台上制备复合材料时碳纤维不平直，位置精度差的问题。本专利技术的制备工装的工装主体的上下端面都可制备单层板，且两单层板的碳纤维丝间距可以相同，也可以不同。工装主体左右两侧的限位桩可以调控碳纤维丝的间距。工装主体上下端面设置的矩形定位槽用于单层板内侧环氧树脂薄膜的放置和定位，工装主体上下端面设置的定位件用于单层板外侧环氧树脂薄膜的放置和定位，工装主体的前端面上设置的隔热通孔便于夹持和隔热。2、本专利技术采用硫化机一次性制备复合材料混层的方法，解决了需要多个工序制备不同碳纤维间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，其特征在于：它包括工装主体(3)、多个定位件(4)和多个限位桩(5)，工装主体(3)为矩形板状结构，工装主体(3)的两侧端面为弧面，工装主体(3)的前端面沿其长度方向开设隔热通孔(31)，工装主体(3)的上端面和下端面均沿其长度方向设有用于容纳矩形薄膜(1)的矩形定位槽(32)，工装主体(3)的前侧沿竖直方向设有多个定位通孔，所述定位通孔与隔热通孔(31)垂直且相通设置，每个定位通孔的内部设有一个定位件(4)，所述定位件(4)的两端分别延伸至工装主体(3)的上下端面，两端垂直穿过隔热通孔(31)并与矩形定位槽(32)侧壁相切，工装主体(3)的左侧端面和右侧端面均沿其长度方向均布若干限位桩(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，其特征在于：它包括工装主体(3)、多个定位件(4)和多个限位桩(5)，工装主体(3)为矩形板状结构，工装主体(3)的两侧端面为弧面，工装主体(3)的前端面沿其长度方向开设隔热通孔(31)，工装主体(3)的上端面和下端面均沿其长度方向设有用于容纳矩形薄膜(1)的矩形定位槽(32)，工装主体(3)的前侧沿竖直方向设有多个定位通孔，所述定位通孔与隔热通孔(31)垂直且相通设置，每个定位通孔的内部设有一个定位件(4)，所述定位件(4)的两端分别延伸至工装主体(3)的上下端面，两端垂直穿过隔热通孔(31)并与矩形定位槽(32)侧壁相切，工装主体(3)的左侧端面和右侧端面均沿其长度方向均布若干限位桩(5)。


2.根据权利要求1所述的一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，其特征在于：定位件(4)包括定位弹簧(41)、两个定位块(42)和两个定位挡片(43)，两个定位块(42)设置在定位弹簧(41)的两端，每个定位块(42)与定位弹簧(41)之间设有一个定位挡片(43)，定位挡片(43)与定位弹簧(41)和定位块(42)固接。


3.根据权利要求2所述的一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，其特征在于：所述工装还包括支撑筋板，支撑筋板沿工装主体(3)的长度方向设置在矩形定位槽(32)中部，支撑筋板与工装主体(3)为一体式结构。


4.根据权利要求3所述的一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，其特征在于：工装主体(3)左侧端面的限位桩(5)与工装主体(3)右侧端面的限位桩(5)一一对应。


5.根据权利要求4所述的一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，其特征在于：位于左右两侧的两个相对的定位件(4)的内侧端面之间的距离与矩形薄膜(1)的宽度相等。


6.根据权利要求5所述的一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，其特征在于：工装主体(3)上下端面的矩形定位槽(32)的槽深均小于矩形薄膜(1)的厚度。


7.根据权利要求6所述的一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，其特征在于：工装主体(3)的左侧端面和右侧端面的截面均为圆弧形。


8.根据权利要求1所述的一种采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装，其特征在于：矩形薄膜(1)为环氧树脂薄膜。


9.利用权利要求1至8任一权利要求所述的采用硫化机一次性制备复合材料混层的工装制备复合材料混层的方法，其特征在于：所述采用硫化机一次性制备复合材料混层的方法是通过以下步骤实现的，
步骤一、单层板内侧环氧树脂薄膜(1)的安装：
将两...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂江龙，聂肇君，吴昌勇，刘江淮，
申请(专利权)人：浙江普兴电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33