[发明专利]复合材料试件板材的制作模具及方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料成型工艺技术领域，主要提出一种定厚度的复合材料试件板材的制作模具及方法。 

背景技术

复合材料试件板材的成型工艺较多，但真空灌注工艺是一种新型的复合材料低成本、高性能成型技术。它是在真空密闭系统中，在真空压力下使树脂流动、渗透实现对纤维及其织物的浸渍，并在真空下固化的成型方法。真空灌注工艺较传统开模成型工艺相比，具有节约成本、加工过程环保清洁、制品力学性能优、产品质量易于控制等诸多优点。 

真空灌注工艺虽然是复合材料成型的一种较好的方法，但由于灌注过程中受灌注压力、环境温度和树脂温度等诸多因素的影响，往往制作的复合材料试件板材的纤维体积含量偏高或偏低，最终导致复合材料试件板材的力学性能产生较大的偏差。特别是许多行业对复合材料试件板材的厚度、纤维体积含量和力学性能都有明确的设计要求，为了达到设计要求值，往往会重复制作多次复合材料试件板材进行测试和验证。 

如图1所示，现有技术中，一般采用配套设置的下模1和上模5及真空灌注装置制得。其中，下模1是硬模、上模5是真空袋，在下模1和上模5之间设置有密封胶条3、使其内部构成封闭的空腔，下模1的上表面铺设纤维布2；真空灌注装置包括抽气管和进胶管，通过抽气管将空腔抽真空后、再使用进胶管注入树脂浸透纤维，从而制得复合材料试件板材。其结构简单，操作简易，但是厚度很难精确控制，难以达到对复合材料试件板材的定厚度要求。而且，在真空灌注制作复合材料样板的过程中，由于纤维布2具有编织纹路，特别是单轴向纤维布2的编织纹路比较明显。在真空灌注过程中，因为真空袋5向下施加压力时，使制作的复合材料试件板材的上表面往往会顺着纤维布2的纹路凸凹不平，导致复合材料试件板材的厚度难以测量准确而且误差偏大，最终导致测试性能偏低无法满足设计值的要求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种复合材料试件板材的制作模具及方法，解决复合材料试件板材制作过程中纤维体积含量控制困难和上表面不平整的问题。 

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案： 

复合材料试件板材的制作模具，包括上模、下模和真空灌注装置，所述上模为软模、下模为硬模，上模和下模配套设置、两者之间构成一个封闭的空腔，下模上表面铺设纤维，真空灌注装置包括进胶管和抽气管，且进胶管设置在空腔内纤维的一端、抽气管设置在空腔内纤维的另一端；所述空腔内部，沿树脂的流动方向、紧贴纤维两侧设置有一对相同高度的定厚度钢片，并在定厚度钢片上架放一块钢化玻璃。

所述进胶管出口位置的纤维端部设置有一段中间具有开口的密封胶条，该密封胶条两侧分别抵住两块定厚度钢片的端部、开口位置对应进胶管的出口。 

所述模具上所有接触纤维的装置均擦有脱模剂。 

所述的复合材料试件板材的制作方法，包括以下步骤： 

（1）按试件板材的尺寸、将若干层纤维布铺设在下模的上表面上方；

（2）根据试件板材的高度、在纤维两侧设置一对与试件板材高度相同的定厚度钢片，并在定厚度钢片上架放一块钢化玻璃；

（3）使用抽气管将空腔内部抽真空、并且进行保压；

（4）使用进胶管利用空腔内的负压将树脂注入纤维布中；

（5）等待树脂逐渐浸透纤维布后并固化，固化成型后，对制得的复合材料试件板材进行脱模处理。

本发明所产生的有益效果是： 

采用本发明模具及方法制作的复合材料试件板材，具有纤维体积含量可控、力学性能高、上表面平整等优点，还可以有效减少复合材料样板的制作次数。由于模具上表面钢化玻璃的作用，使得复合材料试件板材的上表面控制均匀、与下表面一样平整，从而利于准确的测试出样板的厚度。本发明的复合材料试件板材的制作模具及方法，结构简单、操作简易、实用可靠，利于大规模使用和推广。

附图说明

图1为现有技术制作复合材料试件板材时的剖面示意图； 

图2为采用本发明方法制作复合材料试件板材时的剖面示意图；

图3为采用本发明方法制作复合材料试件板材时的俯视示意图；

图中标号表示：1-下模、2-纤维布、3-密封胶条、4-脱模布导流网、5-上模、6-定厚度钢片、7-钢化玻璃、8-抽气管、9-进胶管。

具体实施方式