[发明专利]一种超混杂复合层板自由滚弯的设备及成形方法

说明书

本发明公开了一种超混杂复合层板自由滚弯的设备及成形方法，超混杂复合层板为金属层与纤维增强树脂基复合材料的叠层结构；该成形方法包括喷胶与送料、热轧、自由滚弯、水切割及保压冷却六个工序；自由滚弯操作通过弯曲辊轴的转动及绕定辊轴的公转实现，弯曲曲率由定辊轴的半径决定，弯曲角度由弯曲辊轴的公转角度决定；所述弯曲构件经自由滚弯后置于恒定压力的密闭容器中保温冷却至常温。该自由滚弯设备及成型方法集超混杂复合层板的制备及弯曲成形于一体，大幅度降低了制造成本及时间，具有层间结合强度高、成形精度高、自动化程度、可设计性强高等优点。

技术领域

本发明属于超混杂复合层板结构先进制备及成形技术领域，尤其涉及一种超混杂复合层板自由滚弯设备及其成形方法。

背景技术

本发明涉及的超混杂复合层板是一种多层金属薄板与连续纤维增强树脂基复合层板的叠层结构，该超混杂复合材料凭借其超高的比强度和比刚度以及优异的抗冲击和耐腐蚀性能成为了一种具有极大应用前景的先进结构材料，引起了航空航天、船舶、轨道交通及汽车制造各大领域的广泛关注。由于超混杂复合层板结构的复杂性，其制备及成形问题一致备受关注，目前，超混杂复合层板构件的制备与成形方法主要存在以下几种：(1)将金属板及夹层材料裁剪并预成形后铺覆于具有特殊型面的模具中，经热压成形后获得曲率构件。如文献号为CN104707888A的中国专利文献所述的一种纤维-金属混杂复合材料零件叠层成型工艺方法。(2)将金属及复合材料叠层后置于模具中在双向差压加载下成形。如文献号为CN103895315A的中国专利文献所述的GLARE构件的制备成形方法。(3)将制备好的纤维金属层板加热后冲压成形为所需构件。如文献号为CN103861932A的中国专利文献所述的一种热塑性玻璃纤维增强铝合金层板的成形装置与方法。第(1)种方法的缺点是采用刚性异形模具成形曲率构件无法保证坯料各处压力恒等，所成形构件的层间性能较差。第(2)种方法采用双向差压成形，缺点是无法保证构件的成形精度。第(3)种方法采用温成形，缺点是仅可用于成形热塑性树脂基复合材料作为夹心层的超混杂复合层板构件，且由于金属层与复合材料层的无法协同变形，层间结合强度受到极大影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超混杂复合层板自由滚弯的设备及成形方法，该发明集超混杂复合层板的制备与自由弯曲成形于一体，可自由控制弯曲角度及弯曲曲率半径，实现具有多曲率、多弧度的复杂弯曲构件的一体化成形。

本发明采取以下技术方案:

一种超混杂复合层板自由滚弯的设备及其成形方法,超混杂复合层板包括多层金属层及复合材料层，超混杂复合层板自由滚弯成形方法中包含五个工序：喷胶与送料、热轧、自由滚弯、水切割及保压冷却。

一种超混杂复合层板自由滚弯的设备，

从进料到出料依次有送料辊轴组件、辊压轴组件、弯曲组件、切割组件、保温保压箱；

所述的送料辊轴组件由若干个相互平行的圆柱形辊轴组成，在相互辊轴之间有喷枪，每个辊轴上缠绕有复合层板的单层材料；

所述辊压轴组件是由前后排列的若干平行成对的圆柱轴组成,辊轴中内含加热电阻丝；

所述弯曲组件由圆盘、定辊轴、弯曲辊轴组成，

在进料方向的两侧各有一圆盘，两圆盘圆心处安装有圆柱形定辊轴，两圆盘上开有若干道过圆心的径向卡槽，两圆盘卡槽上安装有与所述定辊轴平行的圆柱弯曲辊轴，所述弯曲辊轴和定辊轴固定于两圆盘上；

所述圆盘由含CAM软件程序的数字控制系统驱动旋转；

弯曲过程中所述定辊轴与弯曲辊轴始终保持一定的线速度转动，且弯曲辊轴随圆盘一起绕定辊轴公转；

出料口末端安装有切割组件；

所述保温保压箱含内部装有可移动活塞的密闭容器，箱体内部有加热电阻丝，冷却水道。