[实用新型]一种连续纤维增强交叉肋金属板成型设备

说明书

本实用新型属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种连续纤维增强交叉肋金属板成型设备，目的是解决现有技术只能制备纵向单方向纤维加强的带肋结构板，结构板存在力学各向异性，容易在横向过早失效而破坏，不能充分发挥增强纤维及肋加强作用的问题。本实用新型采用交叉绕丝纤维导管机构同步铺设增强纤维，利用铸轧工艺直接制备交叉肋加强的金属结构板，使具有优异抗拉性能的增强纤维布置在结构板的加强肋上，充分发挥增强纤维抗拉能力，具有设备结构紧凑、制备工艺简单、结构板性能强的优点。

技术领域

本实用新型属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种连续纤维增强交叉肋金属板成型设备。

背景技术

连续纤维增强金属基复合材料是一种以连续纤维（如碳纤维、玻璃纤维等）作为增强相，铝合金、镁合金等金属为基体相制备而成的复合材料，它具有高的比强度、比刚度、轴向拉伸强度和耐磨性，优异的耐高温性能和低的热膨胀系数，良好的导电、导热性、抗疲劳性，以及在潮湿或辐射环境下良好的尺寸稳定性等优点，是一种理想的轻质高强材料。如碳纤维增强铝基复合材料密度小于铝合金，模量却比铝合金高2～4倍，在250℃时其抗拉强度仍能保持室温抗拉强度的81％，其疲劳强度比铝合金高38％。制成的构件具有质量轻、刚性好、较小的壁厚、较高的稳定性，可大大提高设备容量和装载能力。尤其是碳纤维抗拉强度可以达到3～5GPa，把高强碳纤维布置在结构板的受拉伸部位，可以大幅度提高支撑板的支撑能力。

经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利“一种连续碳纤维增强铝基结构板铸轧成型设备及方法”（申请号201811566178.7）公布了一种制备连续碳纤维增强铝基带加强肋结构板铸轧成型的设备及方法，利用浇注前箱把连续碳纤维铺设在下轧辊上开设的环形槽内。但由于技术限制，只能生产纵向单方向纤维加强的带肋结构板，而横向没有增强纤维及肋的加强，导致结构板的力学各向异性，容易在横向过早失效而破坏，不能充分发挥增强纤维及肋的加强作用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种连续纤维增强交叉肋金属板成型设备，解决现有技术只能制备纵向单方向纤维加强的带肋结构板，结构板存在力学各向异性，容易在横向过早失效而破坏，不能充分发挥增强纤维及肋加强作用的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种连续纤维增强交叉肋金属板成型设备，包括：机架、下轧辊、上轧辊、纤维辊、纤维导管、导轨、导轨支架、浇注前箱，其特征在于，所述下轧辊、上轧辊、纤维辊都安装在机架上；所述上轧辊表面上开设有交叉连通的沟槽，用于成型结构板的加强肋；所述导轨固定在导轨支架上，由两条平行于上轧辊轴线的长条形轨道构成；所述纤维导管安装在导轨上，在生产过程中随着上轧辊的转动，纤维导管在导轨上沿着上轧辊轴线方向同步往复滑动，保证纤维导管下端的出丝口始终插入在上轧辊的沟槽内，从而把纤维铺设在上轧辊沟槽内；所述导轨支架安装在机架上，并可以沿着机架上下调节高度，实现纤维导管高度的调节；所述纤维辊上的纤维从纤维导管中穿过，从纤维导管下端的出丝口穿出，铺设在上轧辊的沟槽内；所述浇注前箱的浇口上下面都为圆弧形，分别与上轧辊和下轧辊的辊面相贴，避免金属液漏液，浇口两侧尖形侧翼插入辊缝中，并与上轧辊和下轧辊的辊面相贴，防止金属液侧向漏液。

进一步，所述的纤维导管配备有步进电机，用于纤维导管位置的移动和控制。

进一步，所述的导轨有一条轨道为齿条结构，与纤维导管上步进电机啮合，用于纤维导管位置的移动和控制。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：本实用新型采用交叉绕丝纤维导管机构同步铺设增强纤维，利用铸轧工艺直接制备交叉肋加强的金属结构板，使具有优异抗拉性能的增强纤维布置在结构板的加强肋上，充分发挥增强纤维抗拉能力，具有结构紧凑、工艺简单的优点，解决了现有技术只能制备纵向单方向纤维增强的带肋结构板，且结构板存在力学各向异性，容易横向过早失效破坏，不能充分发挥增强纤维作用的问题。

附图说明