一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具，该模具由活塞块、胶条压板、边框、底板和限位块组成；活塞块内嵌于边框中，可以通过上下运动调整模腔尺寸；胶条压板与边框通过螺丝锁紧，从而压紧密封条；边框为一体式结构，上下表面分别开槽，用于加装密封条；底板开进料孔和出料孔，底板与边框通过螺栓锁紧；限位块高度根据复合材料厚度设计，不同的厚度对应不同的限位块高度。本实用新型专利技术设计了可调节模腔尺寸的模具系统，可操作性强，可以实现复合材料厚度的精确控制，控制范围可达2

【技术实现步骤摘要】
一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具


[0001]本技术涉及复合材料制备、机械设计加工领域，具体涉及一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具，可以用于制备超高纤维体积含量的3D机织预制体增强的RTM防弹复合材料，为高纤维含量3D机织复合材料在防弹领域的应用提供制备技术。

技术介绍

[0002]与金属、陶瓷等分解能量型材料不同，防弹复合材料是一种能量吸收型材料。在受到子弹或破片等外界高速冲击时，高性能纤维增强防弹复合材料能够通过材料自身变形和破坏，将子弹或破片的能量耗散掉而减少跳弹等对人体的二次伤害。由于高性能纤维的力学性能远远高于树脂基体，因此，防弹复合材料对纤维含量提出了很高的要求。但3D预制体特别是3D机织预制体，由于其特殊的结构，其预制体纤维体积含量较同等经纬密的UD、2D材料还有很大的差距。
[0003]RTM复合材料制备过程中，若预制体纤维体积含量过高，会对注胶产生不利影响，一方面会引起注胶不充分，另一方面还会延长注胶时间，大大降低了生产效率；若纤维体积含量过低，则复合材料重量过高且力学性能较差。
[0004]RTM复合材料制备过程中，注胶压力越大，对模具密封性能提出的要求越高。模具密封不高，可能会局部漏气，形成树脂通道，会造成部分区域富树脂，部分区域出现干斑的情况，大大降低了复合材料的性能。
[0005]复合材料制备的精度既包括产品的尺寸参数，还包括产品纤维含量等。由于复合材料制备过程的温度变化以及化学变化，材料会发生不同程度的伸缩变形，造成实际产品与设计参数存在出入，因此需要提高制品的精度，实现制品参数的精确控制。

技术实现思路

[0006]针对现有3D机织防弹复合材料中，纤维体积含量低的问题，生产效率低等问题，本技术目的在于解决上述技术中存在的问题，从而提出一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具。该模具方便操作，可实现纤维体积含量为65％
‑
90％的3D机织复合材料的制备。
[0007]为实现上述目的，本技术提供的技术方案为：一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的 RTM模具，该方法借助于100
‑
500吨的热压台，包括活塞块、胶条压板、边框、底板和限位块五部分，模腔尺寸调控模块由活塞块和限位块组成。
[0008]进一步地，所述活塞块、边框和底板尺寸配合，活塞块内嵌于边框，底板凸起部分内嵌于边框；所述活塞块的底面、边框的内侧面和底板的凸起面围成封闭模腔；所述边框与底板间加装密封条，由内六角螺栓锁紧，螺帽内陷于底板中；所述活塞块与边框之间加装密封条，活塞块与边框之间实现滑动密封；所述活塞块与边框之间的密封条由胶条压板通过螺丝与边框锁紧，胶条压板内圈尺寸与边框内圈尺寸配合，胶条压板外侧与边框预留尺寸与限位块尺寸宽度配合。该模具在大尺寸限位块下注胶，注胶完成后再借助于热压台，通过
模腔尺寸调控模块与小尺寸限位块配合，最终制得所需要参数的3D纺织复合材料。这种模具可以实现低纤维含量下注胶，注胶更快速也更充分，大大提高了生产效率。
[0009]为实现模腔尺寸的精确调控以及RTM方法注胶，本技术提出的一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具，实现了高压动密封，耐压程度可达3MPa。所述模具的模腔高度可以调节，通过选择相应的限位块，可以实现复合材料厚度的精确控制，控制范围可达2
‑
6mm。
[0010]模腔上表面为模腔尺寸调控模块中的活塞块，活塞截面尺寸与制件尺寸一致。
[0011]为提高制件精度和模具耐久性，模腔侧面为整体结构。
[0012]模腔尺寸调控模块的活塞块与边框之间加方形密封条密封，用胶条压板板锁紧密封条，实现活塞块的高压动密封功能。
[0013]模腔下表面为底板，底板与边框之间加方形密封条进行密封，边缘用螺丝将边框与底板链接，并将密封条压紧。为方便加压，采用下沉螺丝。为方便拆模，底板设计多个顶丝孔。
[0014]为扩大活塞块的可动范围，进料口和出料口开在底板上。树脂由进料口注入后，先充满导流槽，再浸润预制体。出料口与进料口设计基本一致，且进料口和出料口沿着模具长度方向居中分布。
[0015]限位块根据所需要的制件的参数设定，制备过程中，限位块上表面与活塞块上表面平齐或同时被压紧认为材料压到位。
[0016]为方便天车搬运，模具各部分都设计对称的吊装孔。
[0017]与现有技术相比，本技术的优势在于：该模具可以实现在低纤维含量时树脂快速注胶，借助于压机或热压台，在高压下将多余的树脂挤出，达到设定的参数后固化成型，生产效率高；使用截面积大于 100mm2的密封条，实现了高压动密封，从而实现了复合材料厚度的精确调控，调控范围为2
‑
6mm；通常制备的3D机织预制体的纤维体积含量低于50％，而在防弹材料领域，纤维体积含量在一定程度上直接决定了材料的防弹性能，该模具可制备复合材料的纤维体积含量可达65
‑
90％，该模具的设计为制备防弹用超高纤维含量3D机织预制体增强复合材料提供了帮助。进一步地，该模具可制备的复合材料包括二维平板、等厚的曲面板、变曲率的等厚板。
附图说明
[0018]下面结合六张附图中绘制的实施例详细阐述本技术。其中：
[0019]图1为本技术一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具的正等测图；
[0020]图2为本技术模具的边框正等测图；
[0021]图3为本技术模具的边框的俯视图；
[0022]图4为本技术模具底板正等测图；
[0023]图5为本技术模具底板俯视图；
[0024]图6为本技术模具A
‑
A剖面图；
[0025]图中附图标记：活塞块1、胶条压板2、边框3、底板4、限位块5、模腔侧面301、上胶条槽302、胶条压板与边框锁紧孔303、边框吊装孔304、下胶条槽305、边框与底板锁紧孔306、
底板顶丝孔401、底板与边框锁紧孔402、进料口403、底板吊装孔404、出料口延伸孔405、进料口延伸孔406、出料口导流槽407、进料口导流槽408、出料口409。
具体实施方式
[0026]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行详细描述。其中，所述实施例仅是本技术一部分实施例，非全部实施例，不应该理解成对本技术的限制。
[0027]如图1所示，一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具，包括活塞块1、胶条压板 2、边框3、底板4和限位块5，其中活塞块1和限位块5统一构成模腔尺寸调控模块。活塞块1与边框3 之间由上密封条实现高压动密封，上胶条由胶条压板2与边框3锁紧。边框3底端装有下密封条，由边框 3底面边缘和和底板4锁紧。双重方形密封条上下密封，耐压程度可达3MPa。
[0028]如图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具，其特征在于：模具主要由活塞块、胶条压板、边框、底板和限位块五部分组成，活塞块和限位块配合构成模腔尺寸调控模块；所述活塞块、边框和底板尺寸配合，活塞块内嵌于边框，底板凸起部分内嵌于边框；所述活塞块的底面、边框的内侧面和底板的凸起面围成封闭模腔；所述边框与底板间加装密封条，由内六角螺栓锁紧，螺帽内陷于底板中；所述活塞块与边框之间的密封条由胶条压板通过螺丝与边框锁紧，胶条压板内圈尺寸与边框内圈尺寸配合，胶条压板外侧与边框预留尺寸与限位块尺寸宽度配合。2.根据权利要求1所述的一种可制备超高纤维含量3D机织防弹复合材料的RTM模具，其特征在于：所述活塞块与边框之间加装...

【专利技术属性】
技术研发人员：史晓平，张国利，陈光伟，张策，张丽青，陈利，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：新型
国别省市：