[发明专利]一种碳纤维复合板材及其复杂曲面的数字化成型方法

说明书

一种碳纤维复合板材及其复杂曲面的数字化成型方法，碳纤维复合板材制备方法：将碳纤维进行布线编织成碳纤维布，将碳纤维布的前端牵引进入热熔浸胶机；树脂基料均匀搅拌，然后将混合料倒入料槽；将树脂基料送入热熔浸胶机中，与碳纤维布一起进行热压浸渍，保温固化制备碳纤维预浸板；环氧树脂层上层刷涂阻燃层，防火层外贴有保护膜；以平铺方式将碳纤维复合板材送入操作台；将压合后的成型板通过快速冷凝区预冷，冷凝区是紧靠在成型区的一个狭小空间，主要由上方的一排垂直于板材进给方向的冷凝喷头构成，喷头接入冷空气；将经过预冷的构件送入冷凝台进行二次冷却，通过冷凝台冷却固化后即可取出成型件，本发明能够缩短生产周期，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及碳纤维复合板材技术领域，特别涉及一种碳纤维复合板材及其复杂曲面的数字化成型方法。

背景技术

碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成的一种材料，含碳量高于90％的无机高性能纤维是一种力学性能优异的新材料，它不但具有碳材料固有的本性特征，还兼备了纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维复合板材与其他材料相比具有高强度、高刚度、高断裂韧性、高比模量、高阻尼、制件力学性能优异、安全性高、可设计性强和零部件一体化等特点，已广泛应用到汽车制造、运载火箭、飞机制造等各个领域，其多种加工成型工艺也得到广泛的应用，例如，它能够大幅提高汽车服役寿命、燃油效率和安全舒适性。碳纤维复合板材是工业领域中最理想的轻量化材料，其多种加工成型工艺得到了广泛应用。

目前碳纤维复合板材的成型工艺主要有热固化成型和热塑化成型两类，这两种方法适合大件板材的制备，多需要采用模具，模具造价高昂，可替换性差；而且由于以上成型方法的局限性，无法对成型图案和形状进行及时、灵活地更改与变换。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碳纤维复合板材及其复杂曲面的数字化成型方法，提供一种可变线性阵列，制造具有复杂曲面的碳纤维复合板材的数字化成型方法，将设计好的图案曲线建模编程后通过上下阵列探针变换实现无模复杂形状快速成型，相比于传统成型方法其具有精度高、成本低、图案可变、快速化成型的优势，能够缩短生产周期，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种碳纤维复合板材及其复杂曲面的数字化成型方法，包括以下步骤；

碳纤维复合板材制备方法：包括的碳纤维编织层1，碳纤维编织层1上下两端依次铺设有环氧树脂层2、防火层3，保护膜4；

(a)碳纤维编织层1：将碳纤维进行布线编织成碳纤维布，将碳纤维布的前端牵引进入热熔浸胶机；

(b)树脂基料的制备：将固化剂、环氧树脂、脱模剂和填料按质量比30％-48％、30％-48％、2％-20％、2％-20％混合均匀搅拌30分钟后，然后将混合料倒入料槽；

(c)将树脂基料送入热熔浸胶机中，与碳纤维布一起进行热压浸渍，保温固化制备碳纤维预浸板；

(d)环氧树脂层2上层刷涂阻燃层，形成防火层3；

(e)防火层3外贴有保护膜4；

碳纤维复合板材的复杂曲面成型方法制备步骤：

(1)以平铺方式将碳纤维复合板材送入操作台；

(2)将压合后的成型板通过快速冷凝区预冷，冷凝区是紧靠在成型区的一个狭小空间，主要由上方的一排垂直于板材进给方向的冷凝喷头构成，喷头接入冷空气；

(3)将经过预冷的构件送入冷凝台进行二次冷却，冷凝台是一个3m*2m的方形平台，下方通入循环自来水，通过冷凝台冷却固化后即可取出成型件。

所述的步骤(b)中固化剂主要成分为乙烯基三胺，脱模剂采用塑性脱模剂，主要成分为硅油、硅酯。