[发明专利]一种复合材料增压式预浸料模压成型模具及成型方法

说明书

本发明提供了一种复合材料增压式预浸料模压成型模具及成型方法，模具包括：下模和上模；当上模置于下模上并合模到位时形成封闭的模腔；预浸料，层层铺设在第一型腔上并形成预浸料叠层；预浸料叠层在合模力和模具温度的作用下在模腔内部固化形成复合材料；增压孔，位于下模内部；其顶部与模腔连通，并位于预浸料叠层的工艺余量区内；增压装置，其内部盛装有传压液，其底部通过传压管路与增压孔底部连通；成型方法采用成型模具完成。本申请通过增压装置控制预浸料叠层中树脂压力，有效控制复合材料产品成型中的孔隙缺陷。

技术领域

本发明属于复合材料成型工艺，具体涉及一种复合材料增压式预浸料模压成型模具及成型方法。

背景技术

预浸料模压成型工艺作为传统的工艺技术在行业内广泛应用。预浸料模压成型工艺过程中，将预浸料裁切成相应的形状，根据铺层设计要求将多层预浸料铺贴在模具上，压机促使上模与下模合模，在合模力的作用下，预浸料不断压实；同时在温度与时间的作用下，树脂固化，完成复合材料成型。由于预浸料是树脂预先浸润的纤维织物或单向带，在铺贴过程中，容易夹杂空气；对于规模化量产，为了提高效率，缩短模具加热时间，通常采用热模冷料的工艺模式，因此，预浸料叠层放置在模具上，上模和下模与预浸料叠层接触后，模具温度将促使上下表面预浸料的树脂率先熔融，达到粘流态，熔融后的树脂在合模力的作用下流动进而填充上下表面层间隙，形成相对致密的树脂膜，在一定程度上封闭了预浸料叠层内部夹杂空气排出的通道，导致成型后，复合材料产品内部出现孔隙缺陷。

为减少孔隙缺陷，通常在模具中增加抽真空的功能，但是上模和下模仅处于合模状态，模腔形成封闭状态后方可进行抽真空；同时，又要避免预浸料叠层表面处于粘流态的树脂在真空的作用下向真空源端流动进而阻塞真空管路，因此，抽真空的有效时间很短。对于大尺寸、大厚度、构型复杂的复合材料产品，抽真空排出夹杂空气的效果不理想，难以有效控制孔隙缺陷。对于固化过程产生小分子的树脂体系，由于模压工艺无法像热压罐工艺、OOA工艺及VARI工艺全程抽真空，因此模具中增加抽真空功能的方案无法减少此类复合材料产品的孔隙缺陷；另外，固化过程产生的小分子在模具表面聚集，模压成型后的复合材料表面不平整，尺寸精度低，表观质量差。

模压工艺中，由于模具形式的局限性，压机的合模力无法有效完全作用在预浸料叠层上，一部分合模力将由模具承担，预浸料叠层仅承担一部分合模力。因此，即使压机的合模力设定，但是由于工程中无法确保预浸料叠层尺寸的一致性，将导致预浸料叠层承担的压力无法控制，进而无法控制预浸料叠层内部的树脂压力，导致孔隙缺陷难以控制。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种复合材料增压式预浸料模压成型模具及成型方法。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，一种复合材料增压式预浸料模压成型模具，包括：下模，其顶部具有第一型腔；上模，其底部具有第二型腔；当所述上模置于下模上并合模到位时，第一型腔和第二型腔对接形成封闭的模腔；预浸料，层层铺设在所述第一型腔上并形成预浸料叠层；所述预浸料叠层在合模力和模具温度的作用下在所述模腔内部固化形成复合材料；增压孔，位于所述下模内部；其顶部与所述模腔连通，并位于所述预浸料叠层的工艺余量区内；增压装置，其内部盛装有传压液，其底部通过传压管路与所述增压孔底部连通。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述增压孔顶部与产品切割线的距离为30mm；所述增压孔顶部与所述要切割的预浸料叠层边缘的距离为10mm～30mm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述增压孔与所述模腔连通一端的直径为0.5mm～2mm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述增压装置内部的传压液的液面不高于所述增压孔模腔端水平位置，二者液面差为0mm～5mm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述传压液采用与预浸料树脂体系兼容的单组分树脂，所述传压液(6)的黏度小于400mPa.s。