[发明专利]碳纤维复合材料T型环框的生产模具以及生产方法

说明书

本发明属于复杂型面的碳纤维复合材料的T型环框的生产技术，特别涉及碳纤维复合材料T型环框的生产模具和生产方法。碳纤维复合材料T型环框的生产模具，其包括阴模以及阳模，所述的阳模的中部有环形型腔，其特征在于：所述的环形型腔内设有受热膨胀的软模。本发明提供了一种成本相对低廉、模具简单方便、效率高、周期短的生产方法，通过所述方法生产的结构件能够完全达到预计的力学性能。

技术领域

本发明属于复杂型面的碳纤维复合材料的T型环框的生产技术，特别涉及碳纤维复合材料T型环框的生产模具和生产方法。

背景技术

基于热固性树脂预浸料的成型方法通常采用热固性复合材料的传统工艺方法。为了进一步提高效率，降低成本，又发展了一系列复合材料液体成形技术（LCM），即真空辅助树脂渗透成形技术（VARI）技术和树脂膜融渗成形（RFI）技术，其主要原理是首先在模腔中铺放设计好的增强材料预制体再采用注射设备将专用树脂体系注入闭合模腔或加热融化模腔内的树脂膜，通过树脂流动排出模腔内的气体同时浸润纤维，再经加热固化、冷却脱模即可得到成型制品。但沿构件轴线变化的圆形、矩形截面或异型截面空心轻体构件，异型管件和非圆截面空心框架、框梁和复杂管件等复合材料件，采用这类工艺，其工艺周期长、制造成本高且相对复杂。

真空压力成形工艺的基本方法是在模具上铺贴预浸料，预浸料预制体上铺覆柔软的塑料薄膜，并使其与模具之间形成密闭空间，将组合体放入烘箱，在加热的同时对密闭空间抽真空形成负压，进行固化。由于真空压力最多为1atm，因此固化过程中预浸料挥发分等很容易生成气泡并最终形成空隙。此外，R角易形成架桥，腹板易分层。因此单纯的真空压力成形不适合于有精密尺寸要求、严格外观和性能要求的T型变截面空心框形构件的成形。

虽然部分T型空心框形构件可以采用热压罐成形工艺。但是与热压罐成形相比，真空袋成形设备投资低，且显著降低了由热压罐成形带来的高能耗和昂贵模具的成本，是一种复合材料低成本成形工艺。此外，真空压力成形工艺不像热压罐成形那样构件尺寸受到热压罐容积的限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明设计了一种用于复杂型面、变截面的碳纤维复合材料T型空心框型结构件的生产模具和生产方法。

本发明的技术方案如下：

碳纤维复合材料T型环框的生产模具，其包括阴模以及阳模，所述的阴模的中部有环形型腔，其特征在于：所述的环形型腔内设有受热膨胀的软模。

所述的软模的中心设有空腔，空腔内设有中心软模，且中心软模的膨胀系数小于软模。

一种碳纤维复合材料T型环框的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：用预浸料在阳模上完成第一复合材料层的铺设，并确保第一复合材料层贴紧压实；

步骤2：组装上阴模，完成第二复合材料层的铺设，并确保第二复合材料层贴紧压实；

步骤3：将阴模拆掉，在第一复合材料层和第二复合材料层的四周环形铺设第三复合材料层；

步骤4：将阳模和阴模组装完毕，并将软模安装在阴模的环形型腔内；

步骤5：在模具外打真空袋，使预浸料之间与模具之间形成密闭空间，并进入烘箱固化；

步骤6：固化完成后，待模具冷却至室温，将产品脱出。

所述的步骤5中的烘箱固化过程中，真空袋内的真空压力始终保持稳定。

所述的烘箱固化过程中，烘箱的升温速率是40分钟升至130℃，固化温度是130℃保温2小时。