【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热塑性复合材料螺钉制造领域，尤其涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法。
技术介绍
1、连续纤维增强热塑性复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，用其制备的螺钉可替代金属螺丝，实现轻量化。当前制备热塑性复合材料螺钉的方法主要是注塑成型，即将纤维增强热塑性树脂的颗粒通过注塑成型获得需要的螺钉形状，但这种成型方法，无法保持纤维在螺钉中的连续性，强度低，无法替代金属材料。也有采用机加工方法用连续纤维增强热塑性复合材料棒材制备螺钉，但该方法加工的螺钉，纤维在螺纹处无法保持连续性，导致螺钉螺纹可承受的扳手扭矩低。中国专利申请cn201910820283.7公开了一种纤维增强塑料压注成型工艺制备复合材料的方法，将预热后的压注料装入成型模具内，在155～170℃条件将原料加热发生固化反应，其过程类似普通的模压成型，采用的树脂为酚醛类热固性树脂，其采用传统的平板硫化机进行加压，保温保压时间内无法进行其余操作，不能够实现连续化的生产，并且其制品原料是采用短纤维增强树脂，不能实现纤维在制品中的连续排布，而且其应用仅限于热固性树脂。
2、另外，现在市场上的热塑性复合材料螺钉普遍存在表面硬度低、特别是螺牙耐磨性低的不足，影响使用效果。
技术实现思路
1、基于上述技术问题，本专利技术提供了一种连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，能够保持纤维在螺钉中的连续性，并能实现连续化、自动化生产。本专利技术具体方案如下：
2、一种连续纤维增强热塑性复合材料
3、(1)将热塑性树脂与改性剂按比例加入到双螺杆挤出机中，经过双螺杆挤出机塑化挤出、造粒，使改性剂均匀分散在热塑性树脂中；(2)将改性后的热塑性树脂粒料由单螺杆挤出机1熔融塑化输送至浸渍模具6，连续纤维先经展纱装置2展纱分散并预热后输送至浸渍模具6，经热塑性复合材料浸渍后的连续纤维经锥形塑形口模4一次定型，拉出后输送至二次定型装置5进行二次定型，成为连续纤维增强热塑性复合材料棒材；(3)将二次定型后的连续纤维增强热塑性复合材料棒材进行定长切割，所切割的棒材体积与所要成型的螺钉20体积相等；(4)利用立式压注机7对切割后连续纤维增强热塑性复合材料棒材进行压注成型。
4、其中，所述的浸渍模具6包括包覆角模块3和锥形塑形口模4，包覆角模块3可以通过改变连续纤维在浸渍模具6中前进的弯折程度而改变浸渍效果，二次定型装置5包括一对定型轮9，所述定型轮9带加热功能，加热温度比热塑性树脂的玻璃化转变温度高50-100℃，并低于热塑性树脂的熔点。
5、其中，步骤(4)中的压注成型采用多工位压注成型装置，首先对第一螺钉模具14、立式压注机压杆8和立式压注机机筒10加热到预热温度，将切割好的棒料经过侧边棒料推送装置11加入到立式压注机喷嘴12，模具旋转台13将预热好的第一螺钉模具14旋转至压注位置，当加入到立式压注机机筒10的棒料表面温度达到预热温度时，在立式压注机压杆8的推动作用下，通过立式压注机压杆8行程控制，棒料部分进入螺钉模具，随后将立式压注机压杆8和立式压注机机筒10加热到压注温度，立式压注机压杆8进一步压挤棒料，使棒料完全充满第一螺钉模具14的内腔，并保持一定的压力，在立式压注机压杆8的压力作用下，棒料在模具中进行模塑流动、压缩成型，随着树脂的变形和流动，纤维随树脂贴紧模具内腔取向，呈螺纹状，并保持了纤维的连续性，同时由于压缩作用，棒料头部被挤压成立式压注机压杆8头部的形状；立式压注机压杆8的行程通过设定的位移参数控制，第一螺钉模具14、立式压注机压杆8和立式压注机机筒10的预热温度为比热塑性树脂的玻璃化转变温度高50-100℃，预热时间为10-20分钟，立式压注机压杆8和立式压注机机筒10的压注温度为比热塑性树脂的熔点低20-30℃，压注成型的压力为20-30mpa；
6、压注完成后，立式压注机压杆8抬起、复位，第一次压注完成，模具旋转台20旋转一定角度，将第一螺钉模具14旋转至冷却工位进行冷却，待温度冷却至50-60℃时，第一螺钉模具14自动打开，将冷却定型后的螺钉取出，然后第一螺钉模具14自动合模并进入预热状态，直至进行下一次压注成型，同时预热后到第二螺钉模具10随模具旋转台13的转动被送至压注位置进行压注成型，依此类推，直至所有螺钉模具压注完成，第一个循环周期完成。
7、其中，所述模具旋转台20的工位可为六工位、八工位或十二工位，相应的模具旋转台20旋转角度为60°、45°或30°，并配备相应数量的螺钉模具，其工位数量与螺钉模具冷却、预热和压注所需时间相匹配。
8、其中，所述立式压注机压杆8头部形状与螺钉制品头部形状相对应，为凸出的六边形或十字形，在压注时赋予螺钉头部相应外形。
9、其中，所述的热塑性树脂为尼龙6、聚乳酸、聚醚醚酮中的一种。
10、其中，所述改性剂为碳化硅、碳纳米管、二硫化钼、氧化镁晶须的一种或几种，添加量为2-10重量份。
11、其中，所述连续纤维为玻璃纤维或碳纤维。
12、与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
13、(1)通过对压注成型工艺温度和立式压注机压杆行程的控制，使连续纤维增强热塑性复合材料棒料在螺钉模具内发生形变和模塑流动，但树脂没有熔融，在压力作用下，棒料内的纤维在模塑流动过程中保持了连续性，并形成螺钉、螺牙的形状，这保证了螺钉中纤维的连续取向，在螺钉螺牙处也能保持连续性，实现了螺钉螺纹或螺牙处的纤维连续取向，大大增强了螺牙的耐磨性和承载能力，提高了螺钉的强度；
14、(2)由于切割的连续纤维增强热塑性复合材料棒材与所要成型的螺钉体积相等，经压注成型后，可以得到净尺寸产品；
15、(3)通过对热塑性树脂进行改性，增加了螺钉的表面硬度和耐磨性，减小了热塑树脂的使用限制，增大了螺钉的应用范围；
16、(4)采用多工位旋转模具台和多套螺钉模具配合使用，实现了螺钉模具的预热、压注、冷却的时间匹配，达到连续化生产的效果，大幅提高了生产效率。
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1.一种连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，所述的浸渍模具(6)包括包覆角模块(3)和锥形塑形口模(4)，包覆角模块(3)可以通过改变连续纤维在浸渍模具(6)中前进的弯折程度而改变浸渍效果，二次定型装置(5)包括一对定型轮(9)，所述定型轮(9)带加热功能，加热温度比热塑性树脂的玻璃化转变温度高50-100℃，并低于热塑性树脂的熔点。
3.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，步骤(4)中的压注成型采用多工位压注成型装置，首先对第一螺钉模具(14)、立式压注机压杆(8)和立式压注机机筒(10)加热到预热温度，将切割好的棒料经过侧边棒料推送装置(11)加入到立式压注机喷嘴(12)，模具旋转台(13)将预热好的第一螺钉模具(14)旋转至压注位置，当加入到立式压注机机筒(10)的棒料表面温度达到预热温度时，在立式压注机压杆(8)的推动作用下，通过立式压注机压杆(8)行程控制，棒料部分进入螺钉模具，随
4.根据权利要求3所述的连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，所述模具旋转台(20)的工位可为六工位、八工位或十二工位，相应的模具旋转台(20)旋转角度为60°、45°或30°，并配备相应数量的螺钉模具，其工位数量与螺钉模具冷却、预热和压注所需时间相匹配。
5.根据权利要求3所述的连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，所述立式压注机压杆(8)头部形状与螺钉制品头部形状相对应，为凸出的六边形或十字形，在压注时赋予螺钉头部相应外形。
6.根据权利要求1-5任一项所述的连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，所述的热塑性树脂选自尼龙6、聚乳酸和聚醚醚酮。
7.根据权利要求1-5任一项所述的连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，所述改性剂为碳化硅、碳纳米管、二硫化钼、氧化镁晶须的一种或几种，添加量为2-10重量份。
8.根据权利要求1-5任一项所述的连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，所述连续纤维为玻璃纤维或碳纤维。
...【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，所述的浸渍模具(6)包括包覆角模块(3)和锥形塑形口模(4)，包覆角模块(3)可以通过改变连续纤维在浸渍模具(6)中前进的弯折程度而改变浸渍效果，二次定型装置(5)包括一对定型轮(9)，所述定型轮(9)带加热功能，加热温度比热塑性树脂的玻璃化转变温度高50-100℃，并低于热塑性树脂的熔点。
3.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料螺钉立式压注成型方法，其特征在于，步骤(4)中的压注成型采用多工位压注成型装置，首先对第一螺钉模具(14)、立式压注机压杆(8)和立式压注机机筒(10)加热到预热温度，将切割好的棒料经过侧边棒料推送装置(11)加入到立式压注机喷嘴(12)，模具旋转台(13)将预热好的第一螺钉模具(14)旋转至压注位置，当加入到立式压注机机筒(10)的棒料表面温度达到预热温度时，在立式压注机压杆(8)的推动作用下，通过立式压注机压杆(8)行程控制，棒料部分进入螺钉模具，随后将立式压注机压杆(8)和立式压注机机筒(10)加热到压注温度，立式压注机压杆(8)进一步压挤棒料，使棒料完全充满第一螺钉模具(14)的内腔，并保持一定的压力，在立式压注机压杆(8)的压力作用下，棒料在模具中进行模塑流动、压缩成型，随着树脂的变形和流动，纤维随树脂贴紧模具内腔取向，呈螺纹状，并保持了纤维的连续性，同时由于压缩作用，棒料头部被挤压成立式...
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