[实用新型]一种复合材料增韧细棒的成型装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及复合材料制备技术，具体为一种复合材料增韧细棒的装置，该复合材料增韧细棒主要用于复合材料层合板的增韧。 

背景技术

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，即浸渍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,Cartie’D D R,Bonnington T.Manufacture and performance of z-pinned composites.Advanced Polymeric Composites[M].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[D].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[D].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1.0mm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。 

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提出一种复合材料增韧细棒的成型装置。该成型装置与现有的成型拉挤设备不同，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。 

本实用新型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形状，出口侧为等截面轴向初模通孔模腔，轴向初模通孔模腔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形状，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均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，本实用新型复合材料增韧细棒的成型装置，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1是本实用新型复合材料增韧细棒的成型装置一种实施例的流程和结构示意图。