[发明专利]模具及使用该模具进行真空灌注成型的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种用于树脂基复合材料液体成型的新型模具技术，涉及一种大厚度或夹芯结构复合材料真空灌注工艺模具的结构设计。

背景技术

模具是复合材料制品成型用的主要工艺装备，用以确定制品形状、控制外缘和获得良好的表面质量。由于在模具上完成复合材料的固化成型，所以复合材料成型模具的设计制造对复合材料制品的质量影响较大，要求模具的设计合理。复合材料成型模具的结构随着工艺方法的变化而变化，代表性的有真空辅助树脂灌注(Vacuum Assisted Resin Infusion，即VARI)工艺。VARI工艺广泛应用在飞机、无人机上，如大飞机的蒙皮、飞机翼梁等。目前，利用VARI工艺制备大厚度或夹芯结构复合材料时往往采用普通单平板模具，在预成型体上下表面铺放高渗透介质，由一端自上向下进行树脂灌注，这种方式的缺点是，由于预成型体上下表面铺放高渗透介质，所成型的复合材料制品的表面不平，且树脂难以渗透到预成型体下表面，从而导致内部易出现干斑等缺陷。

发明内容

本发明的目的是解决现有树脂基复合材料液体成型所用模具的不足，提出一种适用于大厚度、夹芯结构复合材料的真空灌注成型工艺用模具及使用该模具的真空灌注成型方法，从而可消除成型复合材料时表面不平和内部出现的干斑缺陷。

为此，根据本发明的一个方面，提供一种真空灌注成型工艺用模具，适用于厚尺寸的夹芯结构复合材料，其特征在于，所述模具包括：

底座，其具有中央凹槽、与所述中央凹槽连通的中心螺纹通孔、以及环绕所述中央凹槽的台阶部分；

成型面板，其支撑在所述台阶部分上，所述成型面板上设置有多个导流小孔；

其中，所述台阶部分上设置有内外两道密封凹槽和位于所述内外两道密封凹槽之间的多个边缘螺纹通孔。

在本发明的该方面，由于底座上设置有中心螺纹通孔从而可对模具进行从下往上的下注式树脂灌注，这种下注式树脂灌注方式较现有的从上往下的树脂灌注方式更有利于树脂渗透整个复合材料，从而可以有效消除VARI工艺成型大厚度或夹芯结构复合材料时容易在复合材料内部出现的干斑缺陷；同时，由于成型面板上设置有多个导流小孔，树脂可通过这些导流小孔良好地渗透到复合材料，从而避免了VARI工艺成型大厚度或夹芯结构复合材料时底部应用高渗透介质所引起的制品底面不平的缺陷，提高了制品的表面质量。

优选地，所述成型面板和所述底座的所述中央凹槽之间形成一个用于灌注树脂的空腔。

优选地，所述内外两道密封凹槽内嵌装有密封胶条，所述成型面板和所述底座借助于通过所述边缘螺纹通孔抽真空而固定在一起。通过边缘螺纹通孔对内外两道密封凹槽之间抽真空，不需额外的紧固件即将成型面板固定到底座上，从而避免了使用紧固件可能对型面平整度产生的影响。

优选地，所述成型面板为刚性平板。

优选地，所述成型面板的中央部分为曲面而四周部分为平面。中央部分为曲面可成型有曲面要求的复合材料预成型体，而四周部分为平面又可实现成型面板与底座的抽真空固定。

优选地，还包括多个导柱，其一端固定至所述中央凹槽的底表面上，另一端与所述成型面板的底表面配合以支撑所述成型面板。导柱可以进一步支撑成型面板从而防止它在成型工艺过程中因受热或受压而变形。

优选地，所述多个导流小孔均匀分布在所述成型面板上。

优选地，所述多个导流小孔为圆孔。

根据本发明的另一个方面，提供一种使用上述真空灌注成型工艺用模具进行真空灌注成型的方法，其特征在于包括如下步骤：

在所述模具的成型面板上依次铺放第一层脱模布、预成型体、第二层脱模布、抽气管并用密封胶条和真空袋密封；

将所述抽气管与外部真空泵连接以对所述模具的空腔抽真空；

将螺纹真空接头一端与所述模具的底座上的中心螺纹通孔连接另一端与树脂注射管连接从而在所述抽真空步骤后进行真空灌注成型。

优选地，所述方法还包括借助于长螺杆穿过所述模具上的边缘螺纹通孔将所述成型面板向上顶起以进行脱模的步骤。边缘螺纹通孔的设置不仅可用来实现抽真空从而将成型面板固定至底座，而且可用来与长螺杆配合帮助脱模。

通过参考下面所描述的实施方式，本发明的这些方面和其他方面将会得到清晰地阐述。

附图说明

本发明的结构和操作方式以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：

图1示出了根据本发明优选实施方式的真空灌注工艺用模具装配后的俯视图；