[发明专利]一种空心复合材料的成型方法

说明书

本发明关于一种空心复合材料的成型方法，涉及空心或中空复合材料成型的芯模结构及制备方法。该方法包括以下步骤：首先，采用三维打印技术成型芯模，芯模在结构上包含有气嘴、外表皮层和内部支架，外表皮层表面光滑平整具有气密性，芯模内部的支架结构对外表皮层起到支撑的作用，内部支架间产生的镂空区域相连同，形成空气通道，各空气通道又与气嘴相连通；第二，在打印完成的芯模上进行预浸料或纤维布的包裹；第三，置于成型模具中；第四，对芯模内进行吹气加正压，固化成型；最后，取出芯模。本发明成型的空心复合材料制件内表面光滑，无需向芯模内注入填充材料，比传统的先注入填充材料，之后再去除的方式更为方便、快捷与高效。

技术领域

本发明涉及复合材料成型领域，具体涉及一种用于空心(或中空)复合材料成型的芯模结构及其制备方法。

背景技术

在空心复合材料成型技术中，主要采用尼龙风管或硅橡胶气囊，而尼龙风管和硅橡胶气囊都是软质材料，并不能单独作为复合材料前期预成型的芯模，往往需要在风管或气囊内灌注水溶性材料或低温熔融材料，起到支撑作用，以保证预浸料或纤维布在包裹铺贴的时候具有精确的尺寸，这种组合式芯模需在制件固化成型后去除芯模内的水溶性材料或低温熔融材料，再将风管或气囊去除，由于这种方法需要有灌注和去除填充材料的步骤，成型工艺繁杂，复合材料制件制造的周期较长；此外，风管容易在制品的内壁上留下褶皱；更有在复合材料加压成型过程中可能会出现风管或气囊爆裂或漏气的现象。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种新型的空心复合材料成型方法，该成型方法包含一新式结构的芯模，在成型空心复合材料的过程中，可直接在芯模上进行预浸料的包裹，无需灌注和去除其它水溶性或低温熔融等填充材料，缩短了复合材料的成型周期，且最终成型的制品内壁光滑平整无褶皱，不会发生破袋，可重复使用。

为达到上述目的，本发明揭示一种空心复合材料的成型方法，该方法包含以下步骤：首先，采用三维打印技术打印成型芯模，其中，三维打印的芯模原材料为弹性材料，芯模在外形尺寸上，与预成型的空心复合材料内腔尺寸相同，在结构上包含有气嘴、外表皮层和内部支架，外表皮层厚度在0.5mm-50mm之间，表面光滑平整具有气密性，芯模内部的支架结构对外表皮层起到支撑的作用，内部支架间产生的镂空区域相连同，形成空气通道，各空气通道又与气嘴相连通；第二，在打印完成的芯模上进行预浸料或纤维布的包裹；第三，将包裹完成的预成型体放置在成型模具中；第四，将模具置于能使复合材料固化的温度环境中，并对芯模内进行吹气加正压；最后，复合材料固化后开模，对芯模进行抽气加负压，从而使芯模发生收缩，进而与空心复合材料制品发生分离，将芯模取出，便得到最终空心复合材料制品。

本发明所述的弹性材料可以是硅橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚丙烯橡胶、聚氨酯橡胶等。

本发明所述的三维打印弹性材料的技术为现有技术。

本发明所述的吹气加压设备可采用空压机，抽气加负压的设备可采用真空泵。

本发明所述的芯模可以有一个气嘴，当制品过大时为提高充气效率也可设置多个气嘴。

本发明所述的芯模外表面应具有良好的气密性以保证在充气加压后保持较高的压力。

本发明所述的新型芯模内部由支架结构和空气通道所构成。由于包裹预浸料或纤维布时多采用手工的操作方法，其作用力较小，支架结构保证了芯模在包裹预浸料或纤维布时能对芯模外形起到支撑作用，防止芯模在包裹操作力的作用下产生过大的形变，保证了芯模的外形尺寸。

本发明中的空气通道起到传递气体和压力的作用。在制件成型过程中，向芯模气嘴充气，气体将沿着空气通道分布在芯模内，芯模受正压，整体将发生膨胀，从而为复合材料制件提供成型所需的压力；在制件脱模的过程中，可向气嘴抽气，芯模受负压将发生收缩，其将与制件分离，从而便于脱模。