[发明专利]碳纤维复合材料U型件的制造工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及一种碳纤维复合材料U型件的制造工艺。

背景技术

随着现代技术的迅猛发展，对材料提出了较高的要求，碳纤维复合材料制作的结构件具有高强度、高模量、轻量化的特点具有较好的应用前景。现有U型件主要使用金属材料，它存在重量大，耐腐蚀性能差、使用周期短等缺点。而碳纤维复合材料具有比强度和比模量高、制件力学性能优异、安全性高、可设计性和零部件一体化成型等特点广泛应用在各个领域，充分满足较高装配精度要求。

但因碳纤维复合材料在制造开口宽度较小U型件无法进行铺层，对工艺的选择有很大的局限性，而传统手工铺层又会造成U型件拐角区域架桥、厚度不均、压力不均等问题产生，导致在固化后产生富树脂和分层、空隙等缺陷，进而严重影响制件的可靠性和精度。  

上述问题是在碳纤维复合材料U型件的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维复合材料U型件的制作工艺，该工艺能够实现开口宽度较小的碳纤维复合材料U型件的制作，并解决U型件制作过程中，因传统手工铺层的局限而造成拐角区域架桥、厚度不均、压力不均等问题，导致在固化后产生富树脂和分层、空隙等缺陷，进而严重影响其可靠性和精度。

本发明的技术解决方案是：

一种碳纤维复合材料U型件的制造工艺，

将碳纤维预浸料在光洁平板上进行铺层，在凸形模具铺层区域贴带胶脱模布，将平铺后的预浸料紧密包覆在带有脱模布的凸形模具上；

将赋型后的预浸料和凸形模具整体嵌入凹形模具中，通过凸形模具和凹形模具的配合，凸形模具支撑预浸料嵌入凹形模具，预压实后，将凸形模具抬出，形成预成型体；

在凹形模具上依次铺放预成型体、脱模布、隔离膜、透气毡、真空袋，将凹形模具和预成型体真空袋密封抽真空，同时施加压力3bar-6bar，加热120℃-150℃固化成型，得到碳纤维复合材料U型件。

进一步地，所述预浸料采用碳纤维预浸料。

进一步地，所述铺层方式由平板模具、凸形模具和凹形模具相配合的方式进行，预成型体的内凹面与脱模布包覆后的凸形模具、预成型体的外凸面和凹形模具的尺寸均相吻合，采用外置真空袋进行抽真空。

进一步地，所述U型件的开口宽度在15mm到50mm范围内。

一种碳纤维复合材料U型件，由权利要求1-4所述的制造工艺制得。

本发明的有益效果是：该种碳纤维复合材料U型件制造工艺及所得U型件，相对于钢材U型件，具有质量轻，耐腐蚀等优点。同时解决了开口宽度较小的窄形U型件无法人工铺层的问题，为碳纤维复合材料提供了更宽的窗口。因开口宽度在15mm~50mm范围内的U型件手工铺层困难，而且预浸料难以铺实，在拐角区域出现架桥，分层和厚度不均等缺陷。该工艺能够制造15mm~50mm范围内的U型件，并且使U型件拐角区域架桥状况得到了明显改善，内外表面平整，尺寸精度提高，可以避免传统工艺的许多缺陷，扩大了U型件适用范围。并且该工艺使U型件的制作各环节难度系数降低，实用性强保证了产品质量的稳定性。

附图说明

    图1是本发明实施例碳纤维复合材料U型件的凸形模具和凹形模具结构示意图；

    图2碳纤维复合材料U型件组合模具的截面示意图；    

    图3是本发明实施例碳纤维复合材料U型件的制造工艺示意图；

    其中：1-凸形模具，2-凹形模具，3-预成型体，4-脱模布，5-隔离膜，6-透气毡，7-真空袋。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例

    一种碳纤维复合材料U型件的制造工艺，将碳纤维预浸料在光洁平板，如玻璃、钢板平面等，上铺层，在凸形模具1铺层区域贴带胶脱模布4，然后将平板铺好的预成型体3贴覆在图中凸形模具1上，如图1、图2所示，凸形模具1比凹形模具2尺寸小，再将凸形模具1整体放入凹形模具2中预压实。然后将凸形模具1抬出，则完成U型件铺层制备预成型体3。

    在凹形模具2上依次铺放预成型体3、脱模布4、隔离膜5、透气毡6、真空袋7这些辅助材料，如图3所示，采用外置真空袋7进行抽真空，同时施加压力3bar-6bar，加热120℃-150℃固化成型得到碳纤维复合材料U型件制品。

预成型体3的内凹面与脱模布4包覆后的凸形模具1、预成型体3的外凸面和凹形模具2的尺寸均相吻合。