[发明专利]一种纤维金属复合工件的成形方法

说明书

本发明公开一种纤维金属复合工件的成形方法，涉及复合工件成形技术领域，包括以下步骤：步骤一、将纤维金属复合层板进行预加热；步骤二、在热塑性碳纤维复合材料层两端通入直流电，在温度升高到热塑性树脂层的熔点以上之后进行保温保压；步骤三、在各铝合金板两端通入脉冲电流并进行热冲压成形；步骤四、将铝合金板两端通入的脉冲电流换为直流电，使纤维金属复合层板保温保压；步骤五、断开铝合金板两端电源，使得纤维金属复合层板冷却至室温完成固化形成纤维金属复合工件；步骤六、使凸模和凹模分开，并取出纤维金属复合工件。该方法提升了纤维金属复合层板的成形性能，提升了所成形工件的质量，增加了可生产工件的复杂程度，提升了加工效率。

技术领域

本发明涉及复合工件成形技术领域，特别是涉及一种纤维金属复合工件的成形方法。

背景技术

将金属薄板与纤维复合材料交替堆叠后，在一定的温度和压力下固化成形形成的纤维金属复合层板。该复合层板综合了金属和复合材料的优点，不仅拥有高的比强度和比刚度，而且具有优良的疲劳性能、抗冲击性以及高的损伤容限等，在航空航天和汽车工业等领域中具有广阔的市场前景。

现有碳纤维-铝合金复合层板为碳纤维预浸料、PEEK、铝合金薄板按一定顺序进行铺层。由于铝合金成形极限低，在普通冲压成型工艺中，如果直接使用直流电流进行加热，铝合金薄板因本身塑性性能不强的原因，易发生断裂。因此，只能对简单形状的碳纤维-铝合金复合材料工件进行冲压成型，而在冲压加工形状复杂程度高的碳纤维-铝合金复合材料工件时，铝合金薄板断裂的概率高，严重影响冲压成型效率，制约了碳纤维-铝合金复合材料的进一步发展。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种纤维金属复合工件的成形方法，提升了纤维金属复合层板的成形性能，提升了所成形工件的质量，增加了可生产工件的复杂程度，提升了加工效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种纤维金属复合工件的成形方法，包括以下步骤：

步骤一、将两个铝合金板表面打磨并进行表面阳极化处理；再将一个所述铝合金板、一个热塑性树脂层、热塑性碳纤维复合材料层、另一个热塑性树脂层和另一个所述铝合金板由下至上依次堆叠形成纤维金属复合层板；而后对所述纤维金属复合层板进行预加热；

步骤二、预加热完成后，在所述热塑性碳纤维复合材料层两端通入直流电，对所述纤维金属复合层板进行加热，同时在所述纤维金属复合层板上下两侧施加压力；在温度升高到所述热塑性树脂层的熔点以上之后进行保温保压；

步骤三、将所述纤维金属复合层板转移到冲压模具上，所述冲压模具包括凸模和凹模，在各所述铝合金板两端通入脉冲电流，利用所述凸模和所述凹模对所述纤维金属复合层板进行热冲压成形；

步骤四、所述凸模和所述凹模合模后，将所述铝合金板两端通入的脉冲电流换为直流电，使所述纤维金属复合层板保温保压；

步骤五、对所述纤维金属复合层板的保温保压完成之后，断开所述铝合金板两端电源，所述凸模保持位置不变并保持压力，使得所述纤维金属复合层板冷却至室温完成固化形成纤维金属复合工件；

步骤六、使所述凸模和所述凹模分开，并取出所述纤维金属复合工件。

优选地，在步骤一中，对所述纤维金属复合层板采用中空加热管进行预加热，预加热温度大于200℃，预加热温度小于所述热塑性树脂层的熔点。

优选地，在步骤二中，向所述纤维金属复合层板上下两侧施加的压力为0.6～0.8MPa，在温度升高到390℃以上之后保温保压10～20min。

优选地，在步骤四中，所述凸模和所述凹模之间保持0.6～0.8MPa的压力。

优选地，在步骤五中，对所述纤维金属复合层板进行保温保压的时间为10～20min。