一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置及其方法，本发明专利技术将热塑性预浸纱纱盘中的预浸纱牵引至续接模具内，夹紧块固定热塑性预浸纱后续接上模下压，使续接的热塑性预浸纱紧密贴合；加热控制单元实时控制续接模具温度；压力控制单元加压至设定压力，保温保压一定时间；冷却单元以一定冷却速度冷却续接模具至玻璃化转变温度以下，续接上模抬起，热塑性预浸纱续接完成；本发明专利技术为热续接，预浸纱升温快且受热均匀、无应力集中，续接接头质量优异，接头承载能力高，解决了热塑性预浸纱长度受限导致的张力换纱处的张力松弛，保证高预应力成型过程中大张力施加，提高了高预应力制件制备效率，为高预应力成型工艺提供了技术支持。支持。支持。

【技术实现步骤摘要】
一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置及方法


[0001]本专利技术属于热塑性复合材料高预应力成型
，具体涉及一种高预应力成型用热塑性树脂性预浸纱快速热续接装置及方法。

技术介绍

[0002]热塑性复合材料因其优异的综合性能、成型周期短、生产效率高等特点，引起了诸如航空航天、军事工业、汽车等行业的广泛关注。料热塑性复合材料可实现原位固结成型，高预应力成型过程中施加张力水平高（＞500MPa）、张力保持率高，适用于电机护套等预应力要求较高的制件的制造，实现制件的高预应力成型。
[0003]高预应力成型过程中，通常用窄带预浸纱用于高预应力制件制备，其施加预应力水平较高。但实际成型过程中，热塑性预浸纱长度有限，制件高预应力制备过存在一定次数换纱，而换纱后张力重新施加，导致该层张力松弛、张力分布不均，影响高预应力制件最终应力分布；换纱的增加，制件成型周期延长，影响高预应力制件制备效率；重新接纱时，接纱位置易偏离实际断纱点，导致接纱处易明显的重叠或间隙，制件表面出现起伏，影响高预应力制件张力施加及制件表面质量。
[0004]目前，对于预浸纱长度受限产生的断纱，导致热塑性复合材料高预应力成型工艺中张力稳定施加、成型效率延长、制件质量的预浸纱续接缺问题缺乏解决措施。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决
技术介绍
中提及的问题，提供一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置及方法，解决高预应力成型工艺中张力施加不均匀、制件制备效率有限等问题，实现连续纤维增强热塑性树脂基复合材料高效高质量制备。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置，包括续接主平台，其中：续接主平台上安装有续接上模和续接下模，续接上模位于续接下模上方，续接主平台上还安装有放纱纱盘、收纱纱盘以及加热装置，放纱纱盘上绕有放纱单元预浸纱,收纱纱盘上绕有收纱单元预浸纱，放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱的对接部能置于续接下模上叠放，续接上模能下压在续接下模上，压紧放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱，加热装置能对续接上模和续接下模之间的放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱加热，使二者续接。
[0007]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的续接下模上端设置有凹槽，续接上模下端设置有与凹槽对应的凸棱，放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱的对接部置于凹槽内，凸棱能下移至凹槽内，压紧放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱。
[0008]上述的加热装置安装在续接下模中，续接上模中安装有续接冷却单元，续接冷却单元用于对放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱冷却。
[0009]上述的放纱纱盘通过放纱纱盘支座安装在续接主平台上，放纱纱盘支座与续接主
平台固定连接，放纱纱盘能相对于放纱纱盘支座转动，收纱纱盘通过收纱纱盘支座安装在续接主平台上，收纱纱盘支座与续接主平台固定连接，收纱纱盘能相对于收纱纱盘支座转动；放纱纱盘和收纱纱盘上均安装有锁紧结构，锁紧结构能使放纱纱盘与放纱纱盘支座固定配合，收纱纱盘与收纱纱盘支座固定配合。
[0010]上述的锁紧结构包括插拔销和锁紧块，放纱纱盘支座和收纱纱盘支座均包括纱盘法兰和纱盘座体，纱盘座体下端与续接主平台固定连接，纱盘座体上端通过涨紧套与纱盘法兰固定连接，纱盘法兰的法兰面与相应的纱盘盘面贴近配合，插拔销能同时穿过纱盘法兰和纱盘盘面，并通过锁紧块锁紧固定，使纱盘与对应的纱盘支座固定配合。
[0011]上述的续接主平台在续接上模和续接下模的两侧均安装有导向定位块和定位夹持块，放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱同时穿过导向定位块，通过导向定位块相互对齐，定位夹持块用于将放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱固定在导向定位块上。
[0012]上述的续接上模通过续接上模连接件与气缸单元连接，气缸单元固定在气缸安装板上，气缸安装板安装在侧板上端，侧板固定安装在续接主平台的一侧，气缸单元能推动续接上模上下移动。
[0013]上述的续接主平台上安装有控制装置，控制装置包括压力控制单元、加热控制单元以及冷却控制单元，加热装置包括热电偶和加热管，热电偶和加热管均与加热控制单元连接，热电偶用于感应温度，并将温度信息传递至加热控制单元，加热控制单元控制加热管加热功率，冷却控制单元用于控制续接冷却单元注入冷水，压力控制单元用于控制气缸单元下压压力。
[0014]上述的放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱为高性能热塑性树脂和高性能碳纤维的组合物：高性能热塑性树脂为聚醚醚酮、聚苯硫醚或聚酰亚胺中的一种；高性能碳纤维为T700或T800级碳纤维中的一种；放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱规格为6.35mm或12.7mm宽预浸纱中的一种。
[0015]续接装置续接高预应力成型用热塑性预浸纱的方法，包括以下步骤：步骤一：放纱纱盘和收纱纱盘分别安装于续接主平台两侧，沿导向定位块引出放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱后，将放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱采用单搭接方式置于续接下模凹槽内，锁紧结构锁住放纱纱盘和收纱纱盘，并使用定位夹持块固定放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱，压力控制单元控制气缸单元使续接上模下压，使续接上模凸棱下移至续接下模凹槽内，压紧放纱单元预浸纱和收纱单元预浸纱，保证预浸纱紧密贴合；步骤二：通过加热控制单元控制加热装置加热温度范围，加热装置对续接下模凹槽内的预浸纱进行加热，加热控制单元显示温度达到设定温度后，压力控制单元控制气缸单元加压，预浸纱续接开始；步骤三：保温保压一段时间后，关闭加热控制单元，通过冷却控制单元控制续接冷却单元注入冷水，实现续接位置的快速冷却，续接位置温度低于100℃时，关闭续接冷却单元，压力控制单元控制气缸单元将续接上模抬起，定位夹持块松开，取出续接后的预浸纱接头，高预应力成型用热塑性预浸纱续接结束。
[0016]步骤二中，加热控制单元控制加热装置加热的温度范围为200～400℃。
[0017]步骤二中，压力控制单元控制气缸单元加压的压力为1～2.5MPa。
[0018]本专利技术高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置及方法利用热传导方式实现高预
应力成型用热塑性预浸纱的快速续接，具有以下有益效果：1、热传导的方式加热续接接头，温控控制单元实现续接模具温度的精确控制，配合压力控制单元实现热塑性预浸纱的续接，续接接头受热均匀、压力稳定；2、利用热塑性预浸纱的原位固结的特点，热塑性预浸纱厚度小，传热快，可在较短时间内完成树脂的熔融和固结，提高了续接效率；3、通过导向定位保证续接过程中接头位置准确，夹紧定位块夹紧预浸纱保证续接过程中预浸纱无褶皱、应力集中等缺陷，续接时控制冷却速度，提高续接接头界面连接强度，在高预应力成型中，接头可施加大张力（＞300N），接头承载特性优异，满足高预应力要求。
附图说明
[0019]图1是本专利技术连续纤维增强热塑性性树脂基复合材料预浸纱续接装置的结构示意图；图2是放纱纱盘和收纱纱盘正反面的结构示意图；图3是续接上模和续接下模安装在续接主平台上的结构示意图。
[0020]图中标记名称：1.气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置，包括续接主平台(14)，其特征是：所述的续接主平台(14)上安装有续接上模(2)和续接下模(10)，所述的续接上模(2)位于续接下模(10)上方，续接主平台(14)上还安装有放纱纱盘(7)、收纱纱盘(12)以及加热装置(9)，所述的放纱纱盘(7)上绕有放纱单元预浸纱(6),收纱纱盘(12)上绕有收纱单元预浸纱(11)，所述的放纱单元预浸纱(6)和收纱单元预浸纱(11)的对接部能置于续接下模(10)上叠放，所述的续接上模(2)能下压在续接下模(10)上，压紧放纱单元预浸纱(6)和收纱单元预浸纱(11)，加热装置(9)能对续接上模(2)和续接下模(10)之间的放纱单元预浸纱(6)和收纱单元预浸纱(11)加热，使二者续接。2.根据权利要求1所述的一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置，其特征是：所述的续接下模(10)上端设置有凹槽，所述的续接上模(2)下端设置有与凹槽对应的凸棱，所述的放纱单元预浸纱(6)和收纱单元预浸纱(11)的对接部置于凹槽内，凸棱能下移至凹槽内，压紧放纱单元预浸纱(6)和收纱单元预浸纱(11)。3.根据权利要求2所述的一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置，其特征是：所述的加热装置(9)安装在续接下模(10)中，所述的续接上模(2)中安装有续接冷却单元(3)，所述的续接冷却单元(3)用于对放纱单元预浸纱(6)和收纱单元预浸纱(11)冷却。4.根据权利要求3所述的一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置，其特征是：所述的放纱纱盘(7)通过放纱纱盘支座(8)安装在续接主平台(14)上，所述的放纱纱盘支座(8)与续接主平台(14)固定连接，放纱纱盘(7)能相对于放纱纱盘支座(8)转动，所述的收纱纱盘(12)通过收纱纱盘支座(13)安装在续接主平台(14)上，所述的收纱纱盘支座(13)与续接主平台(14)固定连接，收纱纱盘(12)能相对于收纱纱盘支座(13)转动；所述的放纱纱盘(7)和收纱纱盘(12)上均安装有锁紧结构，所述的锁紧结构能使放纱纱盘(7)与放纱纱盘支座(8)固定配合，收纱纱盘(12)与收纱纱盘支座(13)固定配合。5.根据权利要求4所述的一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置，其特征是：所述的锁紧结构包括插拔销(22)和锁紧块(25)，所述的放纱纱盘支座(8)和收纱纱盘支座(13)均包括纱盘法兰(21)和纱盘座体(23)，所述的纱盘座体(23)下端与续接主平台(14)固定连接，纱盘座体(23)上端通过涨紧套(24)与纱盘法兰(21)固定连接，纱盘法兰(21)的法兰面与相应的纱盘盘面贴近配合，所述的插拔销(22)能同时穿过纱盘法兰(21)和纱盘盘面，并通过锁紧块(25)锁紧固定，使纱盘与对应的纱盘支座固定配合。6.根据权利要求4所述的一种高预应力成型用热塑性预浸纱续接装置，其特征是：所述的续接主平台(14)在续接上模(2)和续接下模(10)的两侧均安装有导向定位块(4)和定位夹持块(5)，放纱单元预浸纱(6)和收纱单元预浸纱(11)同时穿过导向定位块(4)，通过导向定位块(4)相互对齐，所述的定位夹持块(5)用于将放纱单元预浸纱(6)和收纱单元预浸纱(...

【专利技术属性】
技术研发人员：还大军，刘洪全，李勇，肖军，王武强，陈晓东，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：