一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法技术

本发明专利技术提供一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法，包括以下步骤：步骤1：备料，准备好连续纤维增强热塑性复合材料；步骤2：裁切，对连续纤维增强热塑性复合材料进行裁切，裁切出所需的料块；步骤3：加热：裁切后的料块通过加热装置进行加热，加热至180℃

【技术实现步骤摘要】
一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法


[0001]本专利技术涉及连续纤维增强热塑性复合材料加工
，特别涉及一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法。

技术介绍

[0002]连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)与连续纤维增强热固性复合材料(CFRP/PCM)相比，传统的CFRTP加工技术的初始成本往往会更高，加工温度较高，工装模具的成本较高，其局限性往往被放大，认为CFRTP比不上热固性复合材料。缺乏成型关键技术及设备CFRTP的优势和利用价值没有得到充分认识和开发，阻碍了CFRTP的进一步发展和应用。
[0003]模压成型是将热塑性预浸料裁剪铺叠后，放入模具中升温加热，待升温至成型温度后，通过压机对预浸料铺层进行加压，固化得板状的简单制品，对于复杂的凹凸异形部件，使用模压成型很难实现。因此,市场上出现了模压结合注塑的成型工艺，如ENGEL的Organomelt工艺、KraussMaffei的FiberForm工艺、伯乐的OIHM工艺,这种工艺复杂、工装模具、成型设备的成本高,局限了CFRTP的进一步发展和应用。
[0004]由于CFRTP复合材料在常温下属于固态，不像连续纤维增强热固性复合材料CFRP预浸料PCM那样柔软，在模具中容易铺层，制作异形件简单，又加上CFRTP纤维的延展性差，所以目前常用的工艺就是二次成型。二次成型是指将CFRTP先经模压做成基体板层(板状结构)，并置于注塑工具中，再将短或长纤维增强热塑性塑料注入模具中，在CFRTP基体层上或周围形成附加层，形成异形件。这样的工艺耗能多、工序多、效率低、损耗多，而且还增加模具和机台数量，增加制造成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法以解决
技术介绍
中提及问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：备料，准备好连续纤维增强热塑性复合材料；
[0009]步骤2：裁切，对连续纤维增强热塑性复合材料进行裁切，裁切出所需的料块；
[0010]步骤3：加热：裁切后的料块通过加热装置进行加热，加热至180℃
‑
250℃，料块形成柔软状态；
[0011]步骤4：转移：加热的料块转移放置在模具的下模上方，下模的上表面成型有异形成型面；
[0012]步骤5：消除间隙：在料块为柔软状态下，采用接触式和/或非接触式物理方式消除料块与异形成型面之间的间隙，保证料块与异形成型面紧密贴合；
[0013]步骤6：模压成型：消除间隙后模压成型。
[0014]步骤5中，消除间隙的方式，可采用人工带上隔热手套直接按压，以及结合整形按
压工具进行按压来消除料块与异形成型面之间的间隙。
[0015]步骤5中，消除间隙的方式，可采用高压热空气喷枪把料块压至与异形成型面贴合。
[0016]步骤5中，消除间隙的方式，可采用整形箱组件进行整形，所述整形箱组件包括机械臂、箱体和整形罩；所述机械臂的动力输出端与箱体连接；所述箱体具有内腔；所述箱体的底部具有开口；所述箱体的一侧连接有充气阀和抽气阀；所述整形罩为软质材料；所述整形罩的形状与异形成型面配合；所述整形罩成型在开口位置处。
[0017]其中所述整形罩可从以下材料中选取：金属薄板、耐热橡胶或耐热塑胶。
[0018]步骤5中，消除间隙的方式，采用整形框架组件，所述整形框架组件包括机械臂和整形框架；所述机械臂的动力输出端与整形框架连接；所述整形框架上对应待压合位置处分别设有整形压块。
[0019]其中所述整形框架上安装了智能监控装置。
[0020]步骤5中，消除间隙的方式采用活动模块组件；所述活动模块组件包括轴心、角度驱动装置和至少两块活动压块；所述轴心安装在模具的上模板上；所述活动压块均与轴心转动连接；所述活动压块的底面为与异形成型面对应位置配合的压合面；所述角度驱动装置安装在轴心与活动压块之间，用于驱动活动压块摆动；步骤6中，模压成型采用活动模块组件继续压合成型。
[0021]进一步地，所述异形成型面中相邻的竖直侧壁之间设有往内凹陷的模穴。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]本设计通过将连续纤维增强热塑性复合材料的料块加热成柔软状态后，至于下模上，通过物理干预的方式消除料块与下模的异形成型面之间的间隙，在料块与异形成型面紧密贴合后，再进行模压成型，该方式只需一次成型即可得到所需的异形连续纤维增强热塑性复合材料，工序简单，成本低。
附图说明
[0024]图1是本专利技术产品的结构图；
[0025]图2是本专利技术下模的结构图；
[0026]图3是本专利技术实施例1中消除间隙方式的原理图；
[0027]图4是本专利技术实施例1消除间隙后的示意图；
[0028]图5是本专利技术实施例2中整形箱组件的结构图；
[0029]图6是本专利技术实施例3中整形框架组件的结构图；
[0030]图7是本专利技术实施例4中活动模块组件在整形前的结构图；
[0031]图8是本专利技术实施例4中活动模块组件整形消除间隙的原理图；
[0032]图9是本专利技术产品成型后的正反面结构图。
具体实施方式
[0033]以下结合附图对本专利技术进行进一步说明：
[0034]如图1
‑
9所示，一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法，包括以下步骤：
[0035]步骤1：备料，准备好连续纤维增强热塑性复合材料；
[0036]步骤2：裁切，对连续纤维增强热塑性复合材料进行裁切，裁切出所需的料块100；
[0037]步骤3：加热：裁切后的料块100通过加热装置进行加热，加热至180度
‑
250度，料块100形成柔软状态；本设计所采用的连续纤维增强热塑性复合材料的40％PP+60％玻璃纤维，将料块100加热到220℃，加热方式为红外线加热。
[0038]步骤4：转移：加热的料块100转移放置在模具的下模2上方，下模2的上表面成型有异形成型面21；
[0039]步骤5：消除间隙：在料块100为柔软状态下，采用接触式和/或非接触式物理方式消除料块100与异形成型面21之间的间隙，保证料块100与异形成型面21紧密贴合；其中接触式为采用人工或者借助工具、治具等进行按压，非接触式为高压热空气喷枪。
[0040]步骤6：模压成型：消除间隙后模压成型。
[0041]如图1
‑
2所示，为了能清楚说明针对各种异形形状的加工，本设计中所加工的产品1形状中包含了凹凸面1、深孔12、内直角13、外侧转角14等异形结构；下模2中的异形成型面21与产品1的外形匹配，并且在外侧转角14位置中增设了模穴211，由于料块100往下垂落的部位中，是会产生褶皱的，褶皱的总厚度会到产品1本身厚度的三倍，这些褶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：备料，准备好连续纤维增强热塑性复合材料；步骤2：裁切，对连续纤维增强热塑性复合材料进行裁切，裁切出所需的料块；步骤3：加热：裁切后的料块通过加热装置进行加热，加热至180℃
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250℃，料块形成柔软状态；步骤4：转移：加热的料块转移放置在模具的下模上方，下模的上表面成型有异形成型面；步骤5：消除间隙：在料块为柔软状态下，采用接触式和/或非接触式物理方式消除料块与异形成型面之间的间隙，保证料块与异形成型面紧密贴合；步骤6：模压成型：消除间隙后模压成型。2.根据权利要求1所述的一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法，其特征在于：步骤5中，消除间隙的方式，采用人工带上隔热手套直接按压，以及结合整形按压工具进行按压来消除料块与异形成型面之间的间隙。3.根据权利要求1所述的一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法，其特征在于：步骤5中，消除间隙的方式，采用高压热空气喷枪把料块压至与异形成型面贴合。4.根据权利要求1所述的一种异形连续纤维增强热塑性复合材料成型方法，其特征在于：步骤5中，消除间隙的方式，采用整形箱组件进行整形，所述整形箱组件包括机械臂、箱体和整形罩；所述机械臂的动力输出端与箱体连接；所述箱体具有内腔；所述箱体的底部具有开口；所述箱体的一侧连接有充气阀和抽气阀；所述整形罩为软质材料；所述整形罩...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜伟德，
申请(专利权)人：颜伟德，
类型：发明
国别省市：