[发明专利]软模闭模纤维增强复合材料制品加工装置及加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料制品加工装置及加工方法的改进，尤其是一种对操作工人技术水平要求较低，且能够生产出高强度、高表面质量产品，初期投资较小的加工装置及加工方法。

背景技术

纤维增强复合材料是将碳纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维等高性能连续纤维浸渍于环氧树脂、不饱和聚酯树脂或乙烯基树脂等形成整体复合材料。由于纤维增强复合材料具有如下特点：（1）比强度高，比模量大；（2）材料性能具有可设计性；（3）抗腐蚀性和耐久性能好；（4）热膨胀系数与混凝土的相近。这些特点使得纤维增强复合材料能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。

现有技术中，纤维增强复合材料制品的成型工艺形式较多，主要有传统手糊工艺、模压工艺、RTM、拉挤工艺、缠绕工艺等。其中传统手糊工艺需要操作工人先铺一层纤维材料再刷一层胶液，然后再铺一层纤维材料再刷一层胶液，如此逐层铺刷，直至达到工艺要求，在逐层铺刷的过程中，需要用刷子挤出气泡，以免产品中有气泡影响整体强度；采用传统手糊工艺由于每层纤维材料是整张连续纤维，则所成型的产品强度高，但是手工操作无法实现自动化生产，生产效率低，对操作工人技术水平要求高，且产品表面质量差。模压工艺是采用模压机成型，自动化程度高，但是初期设备投资大，且纤维材料必须是破碎状，产品强度相对较低，对于低强度范围的产品可以适用，但不适用高强度范围产品以及小批量、多品种的产品生产。RTM工艺属于半自动成型，其原材料成本高，尤其是导流网（通常30-50元/m²）耗材价格昂贵，生产效率相对较低；拉挤工艺通常适用于型材加工，缠绕工艺通常适用于圆筒状产品加工，应用范围相对较窄。

发明内容

本发明提出一种软模闭模纤维增强复合材料制品加工装置及加工方法，兼顾传统手糊工艺强度高和模压工艺自动化程度高的优点，对操作工人技术水平要求较低，产品表面质量高，初期投资较小。

为了达到上述技术目的，本发明所提出的软模闭模纤维增强复合材料制品加工装置的技术方案是：一种软模闭模纤维增强复合材料制品加工装置，包括模具固定架、加压固定架、设置在加压固定架上的多个加压部件、上模具、下模具、震动装置和电控系统；

所述模具固定架包括底座和支撑框架，所述支撑框架包括上横梁，所述加压固定架固设在所述上横梁上；

多个所述加压部件中，包括至少一个垂直于所述上模具的垂直加压部件；

所述上模具位于所述加压部件的下方，其包括薄壁刚性模具壳体和包覆在薄壁刚性模具壳体下表面上的柔性内衬层，所述薄壁刚性模具壳体与所述加压部件相接触且固连于所述垂直加压部件，其在所述加压部件的压力作用下具有弹性变形能力；

所述下模具为刚性模具，其固定在所述底座上；

所述震动装置设置在所述下模具的一侧。

所述薄壁刚性模具壳体材质为玻璃钢，其厚度范围为1-2mm，所述柔性内衬层的材质为耐有机溶剂腐蚀的弹性材料，其厚度范围为3~5mm；所述下模具的材质为玻璃钢，其厚度范围为5-20mm。

所述垂直加压部件对应所述上模具的中心部位，多个所述加压部件中，除所述垂直加压部件外，还包括侧部加压部件，所述侧部加压部件分布在所述垂直加压部件的外侧，对应所述上模具的侧部。

所述侧部加压部件向外倾斜设置。

所述底座独立设置，其下方设置有顶升机构。

所述底座具有行走轮。

本发明还提出了一种基于上述软模闭模纤维增强复合材料制品加工装置的软模闭模纤维增强复合材料制品加工方法，包括如下步骤：

1）垂直加压部件启动，带动上模具向上运动至开模位置，在下模具内铺设与模腔形状相适配的至少一张纤维增强复合材料，然后向下模具内置入胶液，胶液的质量依纤维增强复合材料种类和质量而定；

2）启动震动装置震动下模具，使胶液对纤维增强复合材料进行充分浸润；

3）垂直加压部件带动上模具向下运动进行合模并进行加压，然后由中心向外围间隔时间t开启侧部加压部件对上模具进行加压排出材料内的气体，当达到预定压力时，保压至制品固化成型，停止加压；

4）模具开模、脱模、切割处理。