本发明专利技术公开一种复合材料增韧细棒的成型方法和装置，该成型方法包括以下步骤：首先，将已浸渍树脂的纤维束穿过初成型模具，制成与轴向初模通孔模腔截面形状一致的纤维束初步成型体；其次，第一次加热初步成型体纤维束，温度为树脂的起始反应温度；再次，使纤维束进入第二次加热阶段，加热温度为树脂发生凝胶化的温度；又次，令纤维束进入定型模具，定型模具中间部分为等截面轴向定型通孔模腔；最后，把定型模具输出的纤维束送入第三次加热阶段，加热温度控制在在树脂的放热峰温度与反应终止温度之间，使细棒达到70%以上的固化度，从而使含树脂的纤维束固化成细棒产品；所述三次加热阶段的加热时间由细棒的尺寸及树脂的热性能决定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料制备技术，具体为一种复合材料增韧细棒的成型方法和装置，该复合材料增韧细棒主要用于复合材料层合板的增韧。
技术介绍
传统二维层合复合材料具有很好的面内机械性能，但其各层之间没有纤维增强，只是靠基体树脂起着粘结和传递载荷的作用，因此垂直于铺层方向以及铺层之间的性能相对较弱。当受到外部载荷作用时，该层合复合材料往往首先产生层间破坏，同时复合材料层间强度较低也导致了复合材料的抗损伤性能较差。为了改善层合复合材料的这些缺点，出现了很多提高复合材料层间韧性的技术。细棒增韧技术是在预浸料的厚度方向嵌入固化好的复合材料细棒，为被增韧材料提供厚度方向的桥联力。这种方法由于成本较低，对材料的面内性能影响较小，增韧效果显著，受到学术界和工业界的广泛关注。目前，复合材料增韧细棒(简称细棒)的成型方法主要为拉挤成型，即浸溃树脂的纤维束要经过长度为一米左右的升温模具，模具作用一方面是使材料具有一定的截面形状，另一方面是升温使树脂固化。例如,美国Aztex公司(参见Partridge I K, Cartiej DD R, Bonnington T.Manufacture and performance of z-pinned composites. AdvancedPolymeric Composites . Boca Raton:CRC Press, 2003:106-107.)及我国南京航空航天大学(参见孙涛，Z-pin增强树脂基层合板制备与力学性能研究.南京，南京航空航天大学，2010:10-13.;党旭丹，X-cor夹层结构制备与力学性能研究.南京，南京航空航天大学，2009:12-14.)都采用这种技术实现增韧细棒的制备。然而，这种技术工艺复杂，由于树脂的强粘结性和细棒较低的收缩性，使细棒离模比较困难，且制品表面易存在缺陷。为解决这一问题，提高制品表面质量，往往需要加大内脱模剂的用量，但这种方法会使内脱模剂残留在细棒表面，当细棒被植入到复合材料层合板中后，会影响细棒与层板的粘结性能。再有，细棒的截面直径一般在0. 2至I. Omm之间，对于这种细度的复合材料制品，传统的拉挤技术，成型模具尺寸较大，成本较高，拉挤模具的加工也存在相当难度。另外，由于细棒在模具内的摩擦阻力较大，将细棒从模具中拉出需要较大的牵引力，而较大的牵引力容易造成增韧纤维断裂，影响产品的质量。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提出一种复合材料增韧细棒的成型方法和装置。该成型方法和成型装置与现有的成型方法和拉挤设备不同，它是将现有技术的成型与加热均由成型模具完成的一体化方法分开，把成型模具从升温系统中独立出来，即成型模具只具有成型功能，细棒的升温固化采用单独的加热管道方式完成，具有功能明确，工艺易于控制，装置结构简单，体积小，制品质量提高等特点。本专利技术拟解决所述成型方法技术问题的技术方案是，设计一种复合材料增韧细棒的成型方法，该成型方法包括以下步骤首先，将已浸溃树脂的纤维束穿过初成型模具，初成型模具入口侧为锥型或抛物线型轮廓，出口侧为等截面轴向初模通孔模腔，轴向初模通孔模腔的截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状，从而制成与轴向初模通孔模腔截面形状一致的纤维束初步成型体；其次，预热或第一次加热初步成型体纤维束，预热温度为树脂的起始反应温度；再次，使预热后的纤维束进入第二次加热阶段，使纤维束上的树脂粘度增大，加热温度为树脂发生凝 胶化的温度；又次，令加热后的纤维束进入定型模具，定型模具的入口侧和出口侧均采用锥型或抛物线型轮廓，且中间部分为等截面轴向定型通孔模腔，轴向定型通孔模腔的截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状；最后，把定型模具输出的纤维束送入第三次加热阶段，加热温度控制在在树脂的放热峰温度与反应终止温度之间，使细棒达到70%以上的固化度，从而使含树脂的纤维束固化成细棒产品；所述三次加热阶段的加热时间由细棒的尺寸及树脂的热性能决定，应满足使热量充分传导入细棒内部的要求；并且，纤维束在第一次加热阶段，第二次加热阶段及第三次加热的初始阶段均为悬空状态运行。本专利技术拟解决所述成型装置技术问题的技术方案是，设计一种复合材料增韧细棒的成型装置，该成型装置适用于本专利技术所述的复合材料增韧细棒的成型方法，包括导纱装置、树脂槽、牵引装置和卷绕轴，其特征在于该成型装置在树脂槽与牵引装置之间，还包括依次工艺连接的初成型模具、第一段加热管道、第二段加热管道、定型模具和第三段加热管道；所述初成型模具入口侧为锥型或抛物线型轮廓，出口侧为等截面轴向初模通孔模腔，轴向初模通模腔孔的横截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状，初成型模具镶嵌在第一段加热管道入口侧的端盖上；所述定型模具的入口侧和出口侧均采用锥型或抛物线型轮廓，中间部分为等截面轴向定型通孔模腔，定型模具镶嵌在第二段加热管道出口侧的端盖上；所述第一段加热管道、第二段加热管道和第三段加热管道为具有可使纤维束以悬空状态无碍穿过的加热腔体；第一段加热管道纤维束的入口侧具有固定初成型模具的端盖，第二段加热管道细棒的出口侧具固定定型模具的端盖，所述三段加热管道紧密连接，并且初成型模具的轴向初模通孔中心线、定型模具的轴向定型通孔中心线与牵引装置夹持细棒的中心线安装在同一轴线上。与现有技术相比，本专利技术复合材料增韧细棒的成型方法和装置，将成型模具分为初成型模具和定型模具，模具精度要求相对降较低，体积缩小，并从升温系统中独立出来，使成型模具只具有成型功能，制品拔出摩擦力减小；细棒的升温固化则采用单独的加热管道系统，降低了成本，简化了工艺；所得细棒制品表面无缺陷，无其他化学物质残留，能与预浸料层合板较好的粘结，完成增韧任务。附图说明图I是本专利技术复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的流程和结构示意图。图2是本专利技术复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的初成型模具与第一段加热管道入口侧端盖装配的示意图。图3是本专利技术复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的初成型模具剖面结构示意图。图4是本专利技术复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例第一段加热管道入口侧端盖的剖面结构示意5是本专利技术复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的导流槽结构示意6是本专利技术复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的3个加热管道加热原理及结构示意图。图7是本专利技术复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的定型模具剖面结构示意图。图8是本专利技术复合材料增韧细棒的成型方法和装置一种实施例的第三段加热管道导轮整体结构示意图。 图9是图8所述导轮在加热管道内的横截面结构示意图。具体实施例方式下面结合实施例及其附图进一步叙述本专利技术本专利技术设计的复合材料增韧细棒的成型方法(简称成型方法，参见图1-9)包括以下步骤首先，将已浸溃树脂的纤维束5穿过一个初成型模具8，初成型模具入口侧81为锥型或抛物线型轮廓，出口侧82为长度4-18_的等截面轴向初模通孔模腔，等截面轴向初模通孔82的截面形状为产品要求的截面形状，从而制成与轴向初模通孔82截面形状一致的纤维束初步成型体；其次，预热或第一次加热初步成型体纤维束5，预热温度为树脂的起始反应温度；再次，使预热后的纤维束5进入第二次加热阶段，使纤维束5上的树脂粘度增大，加热温度为树脂发生凝胶化的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合材料增韧细棒的成型方法，该成型方法包括以下步骤：首先，将已浸渍树脂的纤维束穿过初成型模具，初成型模具入口侧为锥型或抛物线型轮廓，出口侧为等截面轴向初模通孔模腔，轴向初模通孔模腔的截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状，从而制成与轴向初模通孔模腔截面形状一致的纤维束初步成型体；其次，预热或第一次加热初步成型体纤维束，预热温度为树脂的起始反应温度；再次，使预热后的纤维束进入第二次加热阶段，使纤维束上的树脂粘度增大，加热温度为树脂发生凝胶化的温度；又次，令加热后的纤维束进入定型模具，定型模具的入口侧和出口侧均采用锥型或抛物线型轮廓，且中间部分为等截面轴向定型通孔模腔，轴向定型通孔模腔的截面形状为增韧细棒产品要求的截面形状；最后，把定型模具输出的纤维束送入第三次加热阶段，加热温度控制在在树脂的放热峰温度与反应终止温度之间，使细棒达到70%以上的固化度，从而使含树脂的纤维束固化成细棒产品；所述三次加热阶段的加热时间由细棒的尺寸及树脂的热性能决定，应满足使热量充分传导入细棒内部的要求；并且，纤维束在第一次加热阶段，第二次加热阶段及第三次加热的初始阶段均为悬空状态运行。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈利，王晓旭，王晓生，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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