一种超混杂复合材料异形件的成型方法技术

本发明专利技术涉及一种超混杂复合材料异形件的成型方法，包括以下步骤：S1、制备超混杂复合材料层合板，超混杂复合材料层合板包括金属板以及夹设在金属板之间的纤维增强热塑性复合材料层；S2、将超混杂复合材料层合板放在冲压机上，开启冲压机外围的加热套对冲柱、底座及超混杂复合材料层合板加热达到设定温度，冲柱下降将超混杂复合材料层合板冲压成所需形状，得到超混杂复合材料异形件。本发明专利技术超混杂复合材料层合板使用了纤维增强热塑性复合材料作为芯材，利用其在加热后具有良好塑形和外表金属层可冲压特性，实现在冲压时金属/纤维/树脂三者的协同变形，不用大面积改变现有汽车零部件冲压成型的生产装备，在汽车轻量化领域潜在巨大使用价值。大使用价值。大使用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种超混杂复合材料异形件的成型方法


[0001]本专利技术涉及复合材料异形件成型
，具体涉及一种超混杂复合材料异形件的成型方法。

技术介绍

[0002]超混杂复合材料是指金属蒙皮与连续纤维增强树脂基复合材料通过合适的工艺复合而成的层合结构复合材料，一般制成板状，上下外表面为金属，内层是纤维树脂基复合材料。由于超混杂复合材料具有轻质高强、良好的抗冲击性及表面涂装性能，所以在汽车轻量化领域内潜在巨大的应用价值。但汽车零部件为了降低成本，提高生产效率，大部分金属零部件采用冲压成型工艺。超混杂复合材料由于外层金属与中间复合材料夹芯层的模量不同，层与层之间存在复杂的界面关系，在成型过程中涉及到纤维/金属/树脂三者之间的协同变形问题，所以超混杂复合材料异形构件的冲压成型一直是个挑战性难题。对于具有热固芯材的超混杂材料，一般采用在模具中铺放金属层和热固性芯材层一步模压成型，该种方法效率低，模具费用高。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决现有技术问题中的一种或几种，提供了一种超混杂复合材料异形件的成型方法。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种超混杂复合材料异形件的成型方法，包括以下步骤：
[0005]S1、制备超混杂复合材料层合板，所述超混杂复合材料层合板包括上下表面金属板以及夹在金属板之间的纤维增强热塑性树脂复合材料层；
[0006]S2、将所述超混杂复合材料层合板压放在冲压机上，开启冲压机外围的加热套对冲柱、压边圈、底座及超混杂复合材料层合板加热达到设定温度，冲柱下降将超混杂复合材料层合板冲压成型，得到超混杂复合材料异形件。
[0007]本专利技术的有益效果是：本专利技术超混杂复合材料异形件的成型方法，超混杂复合材料层合板中间芯材使用了纤维增强热塑性树脂复合材料，利用其在加热温度下具有良好的塑形，同时外表的金属层可冲压的特性，对超混杂复合材料进行冲压成型。本专利技术的成型方法不用大面积改变现有汽车零部件冲压成型的生产装备，在汽车轻量化领域潜在巨大的使用价值。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0009]进一步，S2中，所述冲柱的冲压力为500～1000kN，所述冲柱的下冲速率为1～10mm/s，所述设定温度为100～300℃，所述超混杂复合材料层合板的压边力为3～15MPa。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置合理的冲柱下冲力，可以避免冲压力过小而造成无法成型出所需零部件的形状，冲压力过大而造成零部件在冲压过程中破裂。通过设置合理的加热温度，避免加热温度过低，造成冲压成型的异形件外表的金属层合
破裂，避免加热温度过高，而造成中间热塑性树脂流动性太大外溢污染设备。通过设置合理的压边力，避免压边力过高而造成在冲压时金属/纤维/树脂无法协同变形，中间芯材层的纤维断裂，避免压边力过低而造成对周边约束不充分，零部件出现褶皱。通过对冲压过程中冲压力、下冲速率、设定温度及压边力的等工艺参数的限定，实现了超混杂复合材料中表层的金属板与中间纤维增强热塑性复合材料层的协同变形，最终得到金属板层不褶皱、不脱落、外观平整的超混杂复合材料异形件，大大拓宽了超混杂复合材料的应用能力，降低了超混杂复合材料一次成型工艺带来的难度和风险。
[0011]进一步，S2中，超混杂复合材料层合板与冲压机的接触面上设置有改变摩擦系数的材料。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是：通过加入改变摩擦系数的材料，可以改变超混杂复合材料层合板与冲压机的摩擦力，有利于冲压的顺利进行。
[0013]进一步，所述改变摩擦系数的材料为石墨、石蜡、玻璃微珠中的任意一种或任意两种的混合物。
[0014]进一步，S1中，制备超混杂复合材料层合板具体为，将纤维增强热塑性树脂复合材料预浸料层平铺在一块金属板上，然后压上另一块金属板复合制备得到超混杂复合材料层合板。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是：通过调整表层不同金属板性能的组合方式、中间层纤维增强热塑性树脂复合材料预浸料层的数量、铺放方式等参数，能够制备出具有一定可冲压成型的超混杂复合材料层合板。
[0016]进一步，所述纤维增强热塑性树脂预浸料层包括纤维和热塑性树脂，所述纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维的一种或几种的组合物，所述热塑性树脂为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯的任意一种。
[0017]采用上述进一步方案的有益效果是：将热塑性树脂加热之后浸渍纤维形成纤维增强热塑性树脂预浸料层，有利于后续与金属板的压合成型。
[0018]进一步，所述纤维增强热塑性复合材料预浸料层包括两层以上的纤维预浸料层，每层纤维预浸料层采用同一方向连续的单向带预浸料或不同方向的单向带预浸料连接而成，相邻两层纤维预浸料层的单向带预浸料的铺放方向成角度铺层。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是：经过同一层同一方向连续的单向带预浸料或者不同方向的纤维增强热塑性预浸料单向带之间的搭接或拼接，与相邻的一层纤维增强热塑性树脂预浸料单向带成角度铺层，可以有效增强超混杂复合材料层合板的抗变形效果。
[0020]进一步，所述超混杂复合材料层合板的复合成型工艺为模压成型或双缸带连续辊压成型。
[0021]进一步，所述金属板的厚度为0.2～1mm，所述金属板与所述纤维增强热塑性树脂复合材料层接触的一面经过喷砂或氧化处理；所述金属板为2系、5系或6系的铝合金板，所述铝合金板的断裂延伸率为5～15％。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是：采用喷砂或氧化处理的金属板，可以有效提高金属与纤维增强热塑性树脂复合材料之间的界面结合性能。
[0023]进一步，所述超混杂复合材料层合板的厚度为1.5～3mm。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置合理的超混杂复合材料层合板的厚
度，有利于冲压成型，避免过厚而不利于冲压，过薄而不利于异形件的稳定性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术超混杂复合材料层合板的立体结构示意图；
[0026]图2为本专利技术超混杂复合材料层合板冲压过程示意图；
[0027]图3a为实施例1冲压获得的超混杂复合材料异形件；
[0028]图3b为实施例2冲压获得的超混杂复合材料异形件；
[0029]图3c为对比例1冲压获得的超混杂复合材料异形件；
[0030]图4a为实施例3中中间单向带预浸料可选的铺放方式一；
[0031]图4b为实施例3中中间单向带预浸料可选的铺放方式二；
[0032]图4c为实施例3中中间单向带预浸料可选的铺放方式三；
[0033]图4d为实施例3中中间单向带预浸料可选的铺放方式四；
[0034]图4e为实施例3冲压获得的超混杂复合材料异形件；
[0035]图5a为实施例4冲压获得的超混杂复合材料异形件；
[0036]图5b为对比例2冲压获得的超混杂复合材料异形件；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超混杂复合材料异形件的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备超混杂复合材料层合板，所述超混杂复合材料层合板包括金属板以及夹设在金属板之间的纤维增强热塑性树脂复合材料层；S2、将所述超混杂复合材料层合板放在冲压机上，开启冲压机外围的加热套对冲柱、底座及超混杂复合材料层合板加热达到设定温度，冲柱下降将超混杂复合材料层合板冲压成型，得到超混杂复合材料异形件。2.根据权利要求1所述一种超混杂复合材料异形件的成型方法，其特征在于，S2中，所述冲柱的冲压力为500～1000kN，所述冲柱的下冲速率为1～10mm/s，所述设定温度为100～300℃，所述超混杂复合材料层合板上面的压边力为3～15MPa。3.根据权利要求1所述一种超混杂复合材料异形件的成型方法，其特征在于，S2中，超混杂复合材料层合板与冲压机的接触面上设置有改变摩擦系数的材料。4.根据权利要求3所述一种超混杂复合材料异形件的成型方法，其特征在于，所述改变摩擦系数的材料为石墨、石蜡、玻璃微珠中的任意一种或任意两种的混合物。5.根据权利要求1所述一种超混杂复合材料异形件的成型方法，其特征在于，S1中，制备超混杂复合材料层合板具体为，将纤维增强热塑性复合材料预浸料层平铺在一块金属板上，然后压上另一块金属板复合成...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾晶晶，杨文涛，曾凡，顾轶卓，张佐光，
申请(专利权)人：义乌协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：