[发明专利]碳纤维预浸料模内加压成型装置及其方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维预浸料模内加压成型装置，包括成型模具、上密封模具和下密封模具，成型模具的上表面具有内陷的型腔，成型模具上设有贯穿模具厚度方向的抽气孔，成型模具的尺寸和下密封模具内腔尺寸适配，上密封模具设置有进气口，且上密封模具内部安装有加热装置以对碳纤维预浸料进行加热，上密封模具和下密封模具合模形成密封腔室，通过上密封模具的进气口向上密封空间充入气体进行加高压且通过下密封模具的抽气孔对下密封空间进行抽真空，使放置于成型模具上表面的碳纤维预浸料紧贴成型模具的型腔而成型。本发明提出的碳纤维预浸料模内加压成型装置，可使碳纤维预浸料快速固化成型，且成型质量好，操作简便，成本低。

技术领域

本发明涉及复合材料生产技术领域，尤其涉及一种碳纤维预浸料模内加压成型装置及其方法。

背景技术

碳纤维复合材料是以碳纤维为增强体，以树脂等材料为基体所形成的复合材料。具有质轻、力学性能好、耐热性好的优点。

现有的碳纤维复合材料快速成型工艺包括HP-RTM(High Pressure ResinTransfer Molding)和PCM(Prepreg Compression Molding )法，HP-RTM法是利用高压压力将树脂对冲混合并注入到预先铺设有纤维增强材料和预置嵌件的真空密闭模具内，经树脂流动充模、浸渍、固化和脱模，获得复合材料。这种方法具有制品尺寸精确、表面光洁，易于实现自动化等一系列优点，因此备受汽车厂商的青睐，目前已经应用于汽车零部件的生产。但HP-RTM工艺在成型过程中由于模具的压力不均匀，会导致高压注射树脂时，出现某一区域树脂聚集，另一区域树脂浸润不够理想，严重影响碳纤维树脂基复合材料的力学性能。

PCM成型工艺（模压成型工艺）也是制备碳纤维复合材料的常用方法，这种方法需要首先对碳纤维预浸料进行预压处理，使预浸料形成符合模具型腔形状的密实体，然后将密实体放入成型温度下的模具型腔中，再闭模加压而使其成型并固化。然而，现有的采用上下合模压制过程，其产品质量不易控制，且效率较低，操作步骤复杂，成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种碳纤维预浸料模内加压成型装置及其方法，旨在使碳纤维预浸料快速固化成型，且成型质量好，操作简便，成本低。

为实现上述目的，本发明提供一种碳纤维预浸料模内加压成型装置，包括成型模具、上密封模具以及下密封模具，其中，成型模具的上表面具有内陷的型腔以成型碳纤维预浸料，成型模具上设有贯穿模具厚度方向的抽气孔，成型模具的尺寸和下密封模具内腔尺寸适配，上密封模具设置有进气口，且上密封模具内部安装有加热装置以对碳纤维预浸料进行加热，上密封模具和下密封模具合模形成密封腔室，通过上密封模具的进气口向上密封空间充入气体进行加高压且通过下密封模具的抽气孔对下密封空间进行抽真空，使放置于成型模具上表面的碳纤维预浸料紧贴成型模具的型腔而成型。

优选地，所述碳纤维预浸料模内加压成型装置还包括位于碳纤维预浸料上下两侧的两硅胶膜以形成夹芯构件，上密封模具和上层硅胶膜形成上密封空间，下密封模具和下层硅胶膜接触形成下密封空间。

优选地，所述型腔为弧形凹槽，弧形凹槽的深度为10 mm ~20mm，弧形凹槽顶部宽度为100 mm ~1000mm。

本发明进一步提出一种基于上述的碳纤维预浸料模内加压成型装置的成型方法，包括以下步骤：

将上密封模具和下密封模具安装在热压机上，将成型模具装配在下密封模具中；

在碳纤维预浸料上、下表面各覆盖一层硅胶膜，形成夹芯构件；

将夹芯构件放置在成型模具上，利用热压机将上密封模具和下密封模具合模，上密封模具和上层硅胶膜形成上密封空间，下密封模具和下层硅胶膜接触形成下密封空间；

利用加热装置进行预加热，使碳纤维预浸料软化；