[发明专利]一种大长径比碳纤维复合材料管制作模具和成型方法

权利要求书

1.一种大长径比碳纤维复合材料管制作模具，其特征在于，由下模(1)、中模(2)和上模(3)组成，所述下模(1)由多个下模板块(1-1)连接而成，每个所述下模板块(1-1)的上表面两侧均开设有下模凹槽(1-1-1)，所述中模(2)由两个中模板块单元组成，两个中模板块单元通过接头(4)连接，每个所述中模板块单元由多个中模板块(2-1)连接而成，所述中模板块(2-1)的下表面设置有与下模凹槽(1-1-1)配合的中模凸块(2-1-1)，中模板块(2-1)的上表面开设有中模凹槽(2-1-2)，所述模具的上模(3)由多个上模板块(3-1)连接而成，所述上模板块(3-1)的下表面两侧均设置有与中模凹槽(2-1-2)配合的上模凸块(3-1-1)。

2.根据权利要求1所述的一种大长径比碳纤维复合材料管制作模具，其特征在于，所述下模(1)与中模(2)采用中模凸块(2-1-1)定位，所述上模(3)与中模(2)采用定位销定位。

3.根据权利要求1所述的一种大长径比碳纤维复合材料管制作模具，其特征在于，所述模具的下模(1)与中模(2)在水平方向采用螺栓紧固连接，所述模具的上模(3)与下模(1)在垂直方向采用螺栓紧固连接。

4.一种利用如权利要求1～3中任一权利要求所述的大长径比碳纤维复合材料管制作模具对大长径比碳纤维复合材料管进行成型的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将浸泡过脱模剂的气袋包覆在木芯模的表面，然后将预浸料平整地铺覆在气袋上；所述预浸料为碳纤维/环氧树脂预浸料；所述木芯内模为长方体，木芯模的外壁形状与碳纤维复合材料管的内壁形状相匹配，且木芯模的尺寸不大于所述碳纤维复合材料管的内壁尺寸；

步骤二、将泡沫铺覆在步骤一中所述预浸料上，并采用胶黏剂使泡沫之间粘结固化；

步骤三、采用压缩空气将步骤二中经粘结固化后的泡沫的表层吹扫干净，然后将预浸料铺覆在泡沫表层上，再取出包覆有气袋的木芯模，得到预制体；所述预浸料与步骤一中的预浸料的成分相同；

步骤四、将模具的中模(2)和下模(1)紧固连接，将中模(2)和下模(1)组成的腔体内壁清理干净，预热至70℃～80℃后均匀涂抹两遍脱模剂，然后将步骤三中得到的预制体的内壁中置入气袋，再装入中模(2)和下模(1)组成的腔体中，使气袋的两端从模具的接头(4)处伸出并采用生硅胶保护，将气袋的一端装上气嘴后与空压机连接，另一端扎紧；所述模具的内壁形状与碳纤维复合材料管的外壁形状相匹配，且模具的内壁尺寸与所述碳纤维复合材料管的外壁尺寸相同；

步骤五、将模具的上模(3)的内壁清理干净，预热至70℃～80℃后均匀涂抹两遍脱模剂，然后与步骤四中装入预制体的模具的下模(1)紧固连接，在模具的上下侧装配加热板并将热电阻置于模具的预留采温点处，再在加热板的周围盖上外保温罩；

步骤六、开启空压机向气袋中充压，然后加热进行固化处理，经自然冷却后使气袋卸压并拆除加热板，再开启模具，取出成品后去除气袋，得到碳纤维复合材料管；所述碳纤维复合材料管的长径比大于60。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中和步骤三中所述预浸料的纤维面密度为80g/m²～100g/m²，含胶量为40％。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤二中所述泡沫为PMI泡沫。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤六中所述碳纤维复合材料管的内层碳纤维复合材料层的厚度为0.1mm～0.5mm，外层碳纤维复合材料层的厚度为0.2mm～1.0mm，夹芯泡沫层的厚度为2mm～3mm。