[发明专利]一种纤维增强复合材料缠压成型工艺及装置

说明书

本发明公开了一种纤维增强复合材料缠压成型工艺及装置，工艺方法包括放丝、展纱、预热、浸渍、牵引、缠绕，具体步骤为将纤维纱轴固定放置在纱架上，通过展纱架进行展纱，纤维展纱进行预热后进入浸胶装置充分浸胶，通过浸胶装置模头的出口形成预浸料线材，再通过定型装置形成表面光滑的定型预浸料，将定型预浸料经过牵引缠绕装置牵引，经模具缠绕成型得预成形体，将预成形体加热至所需温度，经由导轨或机械手臂推至模压腔内，加压固化成型，本发明通过模压成型工艺将复合材料高比强度、高比刚度的特点发挥到极致，解决传统纤维增强复合材料切断纤维引起的力学性能差、层间连接性能弱、制造周期长和制造复杂等问题，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及复合材料板材成型技术领域，尤其涉及一种纤维增强复合材料缠压成型工艺及装置。

背景技术

随着材料技术的飞速发展，复合材料因其与金属材料相比具有高比强度和高比刚度、力学性能可设计、优良的抗疲劳性能，优良的减震性、耐腐蚀性等优点，已大量应用于飞机与列车的内部设备以及承重结构。

现有的复合材料窗框制造工艺主要有原料为短切纤维和热固树脂的SMC模压成型和RTM成型工艺，但短切纤维会引起层合板强度和刚度下降，孔边应力集中和边缘效应会引发空边局部提前破坏，且制造周期长，制造工艺复杂不可连续生产。纤维缠绕成型、3D打印成型、自动铺放铺丝成型技术可以制备连续纤维复合材料制品，但普遍存在生产效率低、层间界面弱等共性问题，同时后两者目前设备尚不成熟且价格昂贵。

专利CN201410137480.6公开了一种纤维增强复合材料网格筋成型模具及成型方法，该工艺存在的问题是：生产过程比较复杂，纤维增强复合材料切断纤维引起的力学性能差、层间连接性能弱、制造周期长和制造复杂产品质量不稳定，得到的也不是全螺纹锚杆，生产成本也比较高。

因此，提供一种力学性能强、层间连接性能好、制造周期短的纤维增强复合材料缠压成型工艺及装置，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的一个目的是提供一种纤维增强复合材料缠压成型工艺，通过连续纤维的复合材料缠绕成型，以制备具有粗略表观形状的产品预成形体，再将此缠绕预成形体放置于高精度的最终产品成型的模压型腔内，进行模压成型，解决传统纤维增强复合材料切断纤维引起的力学性能差、层间连接性能弱、制造周期长和制造复杂等问题，使其有更好的力学性能和更短的生产周期。

本发明第二个目的是提供一种纤维增强复合材料缠压成型装置，通过此装置对具有回转特性的结构首先进行连续纤维的复合材料缠绕成型，以制备具有粗略表观形状的产品预成型体，再将此缠绕预成型体放置于高精度的最终产品成型的模压型腔内，进行模压成型，在对产品进行塑形的同时，将纤维进一步压实，并改善缠绕层或丝束间的弱界面层，提高产品的力学性能。

本发明第三个目的是提供一种纤维增强复合材料缠压成型工艺在生产回转体、3D打印热塑性预浸线材中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纤维增强复合材料缠压成型工艺，该工艺过程包含放丝，展纱，预热，浸渍，牵引缠绕，加压固化成型，最后得成品。

上述的纤维增强复合材料缠压成型工艺，具体包括如下步骤：

1、放丝、展纱：将纤维纱轴固定放置在纱架上，通过展纱架进行展纱；

2、预热、浸渍：将纤维展纱进行预热后进入浸胶装置充分浸胶，通过浸胶装置模头的出口形成预浸料线材，再通过定型装置形成表面光滑的预浸料线材或预浸带；

3、牵引、缠绕：将预浸料线材或预浸带经过牵引缠绕装置牵引，经模具缠绕成型得预成形体：

4、加压固化成型：将预成形体经由导轨或机械手臂推至模压腔内，加压固化成型。