[实用新型]一种复合材料模具

说明书

本实用新型涉及一种复合材料模具，所述复合材料模具包括：一种复合材料模具，其特征在于，所述复合材料模具包括：位于最外层的一层纤维表面毡层；至少三层纤维机织物层，每一层所述纤维机织物层由3至5个纤维机织物亚层组成；至少三层缝编织物层，每一层所述缝编织物层由3至5个缝编织物亚层组成；所述至少三层纤维机织物层与所述至少三层缝编织物层的层数差不超过2层。本实用新型的复合材料模具具有制造工艺难度低、耐温性好、不易发生变形、不易产生裂纹、升温速度快、线膨胀系数低、应用潜力大等优点。

技术领域

本实用新型涉及复合材料领域，尤其涉及复合材料模具。

背景技术

随着复合材料构件外形准确性和尺寸精度的不断提高，原有金属模具材料的性能已经不能很好地满足大尺寸、高精度成型模具的需要。在这种背景下，复合材料模具应运而生，并且得到了迅速发展。目前，在欧美发达国家的航空航天部门，复合材料模具的应用已经相当普遍。在国内，复合材料模具的使用逐渐增多，并且随着高性能复合材料航空航天结构件的大量应用，各有关研究院所和企业积极研究和试验使用复合材料模具，因此复合材料模具已经成为国内复合材料构件的主要成型模具。复合材料模具也逐渐形成产业,并处在高速发展阶段。复合材料模具的应用使得生产复合材料构件的工艺得到优化，生产周期随之缩短，产品质量得到提升，复合材料生产步入了更快的发展阶段。未来，复合材料模具将代替更多金属模具，并将更广泛应地用于航空航天领域。

复合材料模具具有如下优点：热容小，此在固化成型加热时，复合材料模具所需要的热量远小于INVAR合金等金属材料模具可以按要求以比较快的升温速度进行加热固化，可以在较短的固化周期内完成复合材料构件的固化成型，从而可以节约能源和工时；密度小，复合材料的密度比较小，用其制造的模具质量比较轻；可修复性好，复合材料模具一旦损坏，能在较短的时间内、以较低的成本修复好；可低温固化高温使用；复合材料模具加工刀具损耗小。

然而，现有技术制得的复合材料模具还存在如下问题：制造工艺复杂,过程控制要求严格,不同方法甚至不同批次产品质量差异大；表面密封性较差,特别是当存在制造缺陷时易出现真空泄漏问题；表面硬度低,易产生机械损伤、外层易脱落，在起吊、搬运易分层、掉渣、变形等问题；使用寿命相对比较短,有的只有几次左右；制造成本比高；复合材料模具的表面不美观，成本高；铺层材料发生变形导致难以铺层；因材料问题导致的树脂灌注不充分；膨胀系数差异造成的内应力引起尺寸发生偏差、表面产生裂纹、模具受损等。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的一个或者多个问题，本实用新型提供了一种复合材料模具，所述复合材料模具包括：位于最外层的一层纤维表面毡层；至少三层纤维机织物层，每一层所述纤维机织物层由3至5 个纤维机织物亚层组成；至少三层缝编织物层，每一层所述缝编织物层由3至5个缝编织物亚层组成；所述至少三层纤维机织物层与所述至少三层缝编织物层的层数差不超过2层。

本实用新型的有益效果包括：

(1)本实用新型的复合材料模具的制造工艺难度降低，尤其是在大尺寸、大厚度的情况下。

(2)具有良好的耐温性：传统复合材料模具使用温度一般在80℃以下，本实用新型的复合材料模具长期使用温度可以达到140℃左右。

(3)克服了表面裂纹和形变等问题：市场上的复合材料模具大多靠表面补胶处理、刷胶衣等手段克服表面裂纹、形变等问题，但此手段指标不治本，会降低复合材料模具的使用寿命，需要定期维护以降低模具损伤对产品的影响。不仅如此，补胶处理、刷胶衣还会造成环境污染、增加工作强度。本实用新型采用铺层优化及引进纤维表面毡层方案，两者共同作用解决了耐高温复合材料模具表面裂纹、变形等问题。

(4)复合材料模具的升温速率快，大型金属模具升温速率一般在 15℃/min，而本实用新型模具热容量小，升温速度快，可高达45℃/min，能提高了生产效率。