[发明专利]一种复合材料预制件的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术，具体为一种复合材料预制件的成型方法，尤其是一些主承力中空异形结构复合材料预制件的成型方法。

背景技术

随着纤维树脂基复合材料应用领域的不断扩展，现行的复合材料制品，特别是体育、休闲健身等领域的器材设施，正在向安全性可靠性等方向发展，对复合材料制品的性能要求也越来越高。目前复合材料的成型工艺已相对成熟，对于一般的复合材料构件采用普通的注塑或模压等成型方法都能达到相应的技术要求，但是对于一些中空异形的或中空密闭的复合材料构件由于其内部芯模或芯壳基模体难以设计取出，或取出后会造成对成型复合材料构件的破坏等问题，中空异型构件的复合成型工艺逐渐成为了复合材料应用领域扩展的阻碍。一些中空异型复合材料制品的成型难度和质量受到现有成型工艺的影响。现有成型工艺制造的异型构件整体性能不够理想，尺寸控制性差，内外表面不平整，缺陷较多，外观不良，限制了产品的可设计性，降低了产品设计的安全性能和稳定性能。

为了改善中空异型复合材料构件的复合成型问题，越来越多的改进复合成型方法被提出来。如中国专利200620061856.0所公开的，采用辅助预成型芯轴来解决异形制件的成型方法，该发明采用吹塑成型的方式制成塑料辅助预型模型，将增强纤维铺覆在模型表面，用热压吹胀成型固化，得到碳纤维制品，再采用机械加工的方法取出芯壳基模体。这种方法提高了复合材料制品尺寸稳定性，改善了外观不良和内壁粗糙的问题，但是适用性不强，对一部分的异形制件不适用，而采用机械加工的方法取出芯壳基模体会损伤制件，使其性能降低。魏方正等(魏方正、曾黎明、王晶，新型水溶性芯壳基模体材料的研制，粘接，2007，28(162)：13-15)研究的水溶性芯模，也是解决这一技术问题的一种方法。该方法首先用水溶性固体材料制作成规定尺寸形状的芯模，然后在芯模外包覆纤维或预浸料等增强体，固化完成后，再将芯模用一定温度的水将芯模溶解倒掉，从而制成中空异形复合材料制品。但是这种成型方法也存在一定的问题，如芯模填料形状不规则造成复合材料出现应力集中现象，材料的强度有局限性，制件内表面不光滑，尺寸稳定性难以控制等。这些改进的成型工艺在一定程度上改善了异型构件的性能，解决了部分异型构件的一体成型问题，但是还存在部分不足：异型构件的芯模成型工艺复杂，成本太高，限制了截面变化的复合材料中空异型构件的实际应用发展。

发明内容

针对现有的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种复合材料预制件的成型方法，该成型方法采用二次固化一体成型工艺，适用于所有复合材料中空异型构件的成型，并具有工艺简单、操作方便、适用性强、生产成本低、成型复合材料性能和质量优异等特点.

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种复合材料预制件的成型方法，该成型方法采用二次固化一体成型工艺，包括如下步骤：a、先采用收缩带成型工艺制备一个厚度为0.1-0.4mm的半固化的复合材料芯壳；b、利用机械方法取出复合材料芯壳中的芯壳基模体，并将破坏的复合材料芯壳粘接完好；c、将复合材料芯壳表面进行粗糙化处理；d、将粘接好的复合材料芯壳作为阳模，在该芯壳上铺附符合设计要求的增强体，制成预制件；e、采用气袋加压成型工艺或模压成型工艺将该预制件进行二次固化一体成型即得。

与现有技术相比，本发明成型方法采用了二次固化一体成型工艺，以复合材料作为二次固化的阳模，使成型复合材料更好的结合为一个整体，避免了一些异形或中空密闭的复合材料构件的阳模取出困难或取出时造成对复合材料制品的破坏等问题。本发明具有以下技术优点：(1)以复合材料作为芯壳，可与复合材料固化成为一个整体，预制件整体性能优良；(2)避免了成型后在取出阳模(或芯模)时对成型复合材料预制件的破坏；(3)复合材料制品的尺寸精度高，表面光洁；(4)成型工艺简单，加工便捷，生产成本低。

附图说明

图1为本发明复合材料预制件的成型方法一种实施例的预制件剖面结构示意图。

图2为本发明复合材料预制件的成型方法一种实施例的芯壳制作过程中芯壳和芯壳基模体(芯模)的结构示意图。

图3为本发明复合材料预制件的成型方法一种实施例的固化成型步骤中预制件、气袋和模具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步说描述本发明：这些具体实施例仅用于进一步说明本发明，并不限制本申请权利要求的保护范围。