[发明专利]一种磁力膨胀成型方法及模具

说明书

技术领域

本发明涉及材料成型工艺技术领域，具体涉及一种磁力膨胀成型方法，以及相应的成型模具，主要适用于树脂基复合材料材料的成型工艺。

背景技术

电磁技术已经应用于生产生活的各个领域，如磁力选矿机、电磁流量计、电磁仿真机器人及生命科学等方面和领域，是一种高效、低耗的工作方式。它不仅可以避免摩擦造成的损耗、噪声和碎屑，还能延长设备寿命，改善运行条件和工作环境。

目前，纤维增强热固性树脂基复合材料成型工艺有很多种，其中包括模压工艺、层压工艺、真空罐工艺、真空袋工艺等。这些工艺在成型过程中，通常用压力将气泡与多余的胶压出，以达到产品要求的结构外形和纤维含量。这一压力传递过程往往需要大量的外在设备和外在的辅助材料，且压力均匀分布在产品表面，难以实现对于不同区域的不同压力大小和不同压力方向的控制。并且，在复合材料低成本化的趋势下，制造工艺也朝着低成本、可灵活设计、多用途的方向发展，而上述压力成型方法的设备复杂，工艺成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用磁力实现的磁力膨胀成型工艺，包括相应的模具结构及成型方法，可方便地进行树脂基复合材料等材料的成型。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁力膨胀成型方法，其步骤包括：

1）根据产品的形状在模具的模腔内布置推板，在推板上以及与推板相对的模具上布置在通电时极性相斥的电磁铁；

2）在模具内铺设原材料，对电磁铁通电使推板运动，通过推板对原材料施加压力并成型；

3）对电磁铁通电使推板反向运动，进行开模。

进一步地，在模具内设置导向柱，通过该导向柱约束所述推板的运动方向。

进一步地，所述原材料为树脂基预浸料，包括短切纤维预浸料、二维长纤维预浸料、三维长纤维预浸料中的一种或多种。

进一步地，所述树脂基预浸料中，预浸料纤维的材料为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维和聚酯纤维、玄武岩纤维中的一种或多种，预浸料树脂的材料为环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、双马树脂、乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂中的一种或多种。

进一步地，所述原材料为树脂基预浸料时，步骤2）按照固化制度的要求对所述树脂基预浸料进行升温、保温处理以固化成型。

进一步地，所述原材料为树脂基预浸料时，先在推板和模具上涂刷脱模剂，然后进行步骤2）所述的铺设原材料；步骤2）完成后使模具温度降至室温至60℃，然后进行步骤3）。

进一步地，根据产品的形状和结构要求设置多个推板，将电磁铁预埋到推板上和模具中相对应的位置，实现各部位的分段单独控制。更进一步地，电磁铁可以随意拆卸与安装，能够实现在不同模具上使用，达到可设计和可调整的目的。

一种磁力膨胀成型模具，包括模腔，所述模腔内设有推板，所述推板上以及与所述推板相对的模具上分别设有在通电时极性相斥的电磁铁。

进一步地，在模具上固定有约束所述推板运动的导向柱。

进一步地，所述推板纵向设置或者水平设置，包括下列中的一种或多种：底推板、侧推板、顶推板。

本发明是把电磁应用到材料成型工艺中，在模具内侧预埋磁铁，利用磁铁的“同性排斥”的原理，实现模具和推板间的空间膨胀，从而对原材料或者预制件加压。本发明用电流大小来调节磁力的大小以实现对于复合材料部件的不同部位和不同时段的加压变化，同时也能实现预测模腔内侧压力变化情况。本发明可以按照部件结构要求，布置电磁铁的数量和位置，实现不同部位不同的加压方向；电磁铁也可以随意拆卸与安装，能够实现在不同模具上使用，达到可设计和可调整的目的。本发明主要适于树脂基复合材料等材料的制造，在一定要求下可以代替模压、热压罐工艺，为成型提供了一种新的压力源。

附图说明

图1是实施例1中模具的纵剖面示意图。

图2是实施例1制备的二维预浸料复合材料平板示意图。

图3是实施例2中模具的纵剖面示意图。

图4是实施例2中模具的俯视图。

图5是实施例2制备的仪器矩形盒示意图。

图6是实施例3中模具的纵剖面示意图。

图7是实施例3制备的带嵌件构件产品示意图，其中(a)为正面视图，(b)为(a)的底视图。

图中标号说明：11-模具，12-电磁铁，13-推板，14-螺栓，15-模具盖板；21-外模，22-侧推板，23-底推板，24-螺栓，25-导向柱，26-电磁铁，27-模芯；31-上盖板，32-嵌件推板，33-底推板，34-螺栓，35-导向柱，36-电磁铁，37-外模，38-嵌件。