本发明涉及芯模制作技术领域，尤其涉及一种高精度复材成型专用金属芯模制作工艺。
背景技术：
对传统复材成型大致可分为板件成型、夹层结构成型和空腹腔结构的成型等几种工艺技术，其中以空腹腔结构的成型技术最为复杂、内表面质量及精度最差，其原因与现有的成型工艺方法有关，目前空腹腔结构零件的制造工艺有：分半制造法：将产品按便于脱模的方式分两半或多半制造，再通过胶接的方式将其粘接为一体；这种成型方式的特点是工艺过程比较简单，成本低廉，但产品的精度较低，且胶接区的强度非常低，尤其是对碳纤维的高强度优势破坏极大；可熔芯模制造法：用石蜡在模具中预制成芯模，然后在芯模上铺贴复合材料，放在阴模中固化，最后再将芯模通过加温化出；由于石蜡的熔点只有50℃，所以这种工艺只能成型室温固化的低强度材料，并且由于石蜡容易变形，所以零件的尺寸难以控制；水溶性芯模制造法：将水溶性材料按比例配比后在模具中预制成芯模，然后在芯模上铺贴复合材料，放在阴模中固化，最后再将芯模用水冲洗使其留出，即制得金属芯模。
现有技术存在以下不足之处：现有的金属芯模的制作工艺通常为分半制造法、可熔芯模制造法、水溶性制造法，该种金属芯模制作方法产品精度交底，且胶结区的强度非常低，尤其是对碳纤维的高强度优势破坏极大，可熔芯模制造法只能成型室温固化的低强度材料，并且由于石蜡容易变形，所以零件的尺寸难以控制，水溶性芯模制造法在冲洗过程中对环境污染较大，且芯模材料不可循环使用，导致成本较高，另外由于芯模材料为颗粒物，造成零件内表面粗糙度较差，无法成型高精度零件。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高精度复材成型专用金属芯模制作工艺，具备固化温度的范围较大、尺寸精度高、表面光洁度高、。的优点，解决了芯模材料为颗粒物，造成零件内表面粗糙度较差，无法成型高精度零件的问题。
根据本发明实施例的一种高精度复材成型专用金属芯模制作工艺，包括如下步骤：
s1：预制材料：将钨粉、镍粉、铅粉、锡以一定的比例置于混合搅拌机中，控制混合搅拌机100-200r/s的转速对其进行搅拌，搅拌1-3min，得到预制材料；
s2：将s1中预制好的预制材料置于加温箱中以3400-3600℃的温度加温3-5h，得到混合浆体，然后将混合浆体浇注到模具内，在常温下静置5-8h，使其冷却凝固，得到空腹腔结构的零件内形芯模；
s3：然后在s2中制得的内形芯模上铺贴复合材料，然后放在阴模中静置3-6h，使其冷却固化；
s4：然后以100-150℃的温度对阴模进行加温，加温1-2h，使阴模内的芯模加温熔出，从而制得芯模。
在上述方案基础上，所述复合材料包括如下重量份的原料：热塑性树脂40-50份、导热材料20-30份，受组酚类抗氧剂30-40份。
在上述方案基础上，所述热塑性树脂为聚乙烯与聚丙烯的混合物且混合比为1-2∶2-3。
在上述方案基础上，所述导热材料为氧化镁、三氧化二铝、石墨的混合物且混合比为1-2∶2-3∶3-4。
在上述方案基础上，所述复合材料外形工装为上、下合模结构，合模结构的型面为产品的外型面。
在上述方案基础上，所述复合材料的制备方法，包括如下步骤：
s1：将如上重量份的原料放置于升温炉中并以5℃/min的升温速度升温至260-280℃之间，并在升温炉内的温度下通过挤压设备将原料挤压成片材；
s2：在片材上均匀的喷洒上连续纤维，连续纤维占整个复合材料的5％，并通过压辊进行压合使连续纤维压融到片材中，得到单层复合片材；在连续纤维压合前采用偶联剂进行表面处理；
s3：将多个单层复合片材进行叠加，放置于热压机中，热压温度为200-230℃，热压压力为3-5mpa，热压时间为20-40min，热压冷却后即可得到多层热塑性复合材料。
在上述方案基础上，所述偶联剂为四正丙基锆酸酯。
在上述方案基础上，所述受阻酚类抗氧剂为一元受阻酚与多元受阻酚的混合物且混合比为1-2∶2-3。
在上述方案基础上，所述导热材料为石墨烯与散热硅脂的混合物且混合比为2-3∶4-5。
在上述方案基础上，所述升温炉的型号为gyd-021。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
1、该工艺中该芯模用钨、镍、铅、锡等几种材料，使得固化温度的范围较大，常用的复合材料的固化温度有40℃、120℃、180℃、250℃几种，通过配比的调整可以满足不同固化温度的材料需要；
2、尺寸精度较高，由于该材料为金属材料，所以铸成芯模后不易变形，且强度较高，尺寸精度由模具控制，公差相对模具的偏差较小；
3、表面光洁度较高，通过提高模具的表面光洁度，可以铸造出与模具相同粗糙度的芯模，如此可以制造出相同光洁度的复材产品，大大改善了零件的表面度，使得零件的表面粗糙度降低了69％；
4、芯模材料可循环使用，不仅环保降低了生产成本；该芯模还简化了碳纤维的铺贴工艺，可确保纤维铺贴过程的连续性，并且使得芯模表面的强度提高了87.5％，极大地显现了碳纤维的强度优势。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段及所达到的具体功能，下面以具体实施方式对本发明做进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种高精度复材成型专用金属芯模制作工艺，包括如下步骤：
s1：预制材料：将钨粉、镍粉、铅粉、锡以一定的比例置于混合搅拌机中，控制混合搅拌机100r/s的转速对其进行搅拌，搅拌1min，得到预制材料；
s2：将s1中预制好的预制材料置于加温箱中以3400℃的温度加温3h，得到混合浆体，然后将混合浆体浇注到模具内，在常温下静置5h，使其冷却凝固，得到空腹腔结构的零件内形芯模；
s3：然后在s2中制得的内形芯模上铺贴复合材料，然后放在阴模中静置3h，使其冷却固化；
s4：然后以100℃的温度对阴模进行加温，加温1h，使阴模内的芯模加温熔出，从而制得芯模。
其中，复合材料包括如下重量份的原料：热塑性树脂40份、导热材料20份，受组酚类抗氧剂30份。
其中，热塑性树脂为聚乙烯与聚丙烯的混合物且混合比为1∶2。
其中，导热材料为氧化镁、三氧化二铝、石墨的混合物且混合比为1∶2∶3。
其中，受阻酚类抗氧剂为一元受阻酚与多元受阻酚的混合物且混合比为1∶3。
其中，导热材料为石墨烯与散热硅脂的混合物且混合比为2∶5。
其中，复合材料的制备方法，包括如下步骤：
s1：将如上重量份的原料放置于升温炉中并以5℃/min的升温速度升温至260℃之间，并在升温炉内的温度下通过挤压设备将原料挤压成片材；
s2：在片材上均匀的喷洒上连续纤维，连续纤维占整个复合材料的5％，并通过压辊进行压合使连续纤维压融到片材中，得到单层复合片材；在连续纤维压合前采用偶联剂进行表面处理；
s3：将多个单层复合片材进行叠加，放置于热压机中，热压温度为200℃，热压压力为3mpa，热压时间为20min，热压冷却后即可得到多层热塑性复合材料。
实施例2
本实施例提供了一种高精度复材成型专用金属芯模制作工艺，包括如下步骤：
s1：预制材料：将钨粉、镍粉、铅粉、锡以一定的比例置于混合搅拌机中，控制混合搅拌机200r/s的转速对其进行搅拌，搅拌3min，得到预制材料；
s2：将s1中预制好的预制材料置于加温箱中以3600℃的温度加温5h，得到混合浆体，然后将混合浆体浇注到模具内，在常温下静置8h，使其冷却凝固，得到空腹腔结构的零件内形芯模；
s3：然后在s2中制得的内形芯模上铺贴复合材料，然后放在阴模中静置6h，使其冷却固化；
s4：然后以150℃的温度对阴模进行加温，加温2h，使阴模内的芯模加温熔出，从而制得芯模。
其中，复合材料包括如下重量份的原料：热塑性树脂50份、导热材料30份，受组酚类抗氧剂40份。
其中，热塑性树脂为聚乙烯与聚丙烯的混合物且混合比为2∶3。
其中，导热材料为氧化镁、三氧化二铝、石墨的混合物且混合比为2∶3∶4。
其中，受阻酚类抗氧剂为一元受阻酚与多元受阻酚的混合物且混合比为1∶1。
其中，导热材料为石墨烯与散热硅脂的混合物且混合比为1∶2。
其中，复合材料的制备方法，包括如下步骤：
s1：将如上重量份的原料放置于升温炉中并以5℃/min的升温速度升温至280℃之间，并在升温炉内的温度下通过挤压设备将原料挤压成片材；
s2：在片材上均匀的喷洒上连续纤维，连续纤维占整个复合材料的5％，并通过压辊进行压合使连续纤维压融到片材中，得到单层复合片材；在连续纤维压合前采用偶联剂进行表面处理；
s3：将多个单层复合片材进行叠加，放置于热压机中，热压温度为230℃，热压压力为5mpa，热压时间为40min，热压冷却后即可得到多层热塑性复合材料。
实施例3
本实施例提供了一种高精度复材成型专用金属芯模制作工艺，包括如下步骤：
s1：预制材料：将钨粉、镍粉、铅粉、锡以一定的比例置于混合搅拌机中，控制混合搅拌机120r/s的转速对其进行搅拌，搅拌2min，得到预制材料；
s2：将s1中预制好的预制材料置于加温箱中以3450℃的温度加温34h，得到混合浆体，然后将混合浆体浇注到模具内，在常温下静置6h，使其冷却凝固，得到空腹腔结构的零件内形芯模；
s3：然后在s2中制得的内形芯模上铺贴复合材料，然后放在阴模中静置4h，使其冷却固化；
s4：然后以110℃的温度对阴模进行加温，加温1h，使阴模内的芯模加温熔出，从而制得芯模。
其中，复合材料包括如下重量份的原料：热塑性树脂42份、导热材料22份，受组酚类抗氧剂32份。
其中，热塑性树脂为聚乙烯与聚丙烯的混合物且混合比为1∶3。
其中，导热材料为氧化镁、三氧化二铝、石墨的混合物且混合比为1∶3∶3。
其中，受阻酚类抗氧剂为一元受阻酚与多元受阻酚的混合物且混合比为1∶2。
其中，导热材料为石墨烯与散热硅脂的混合物且混合比为3∶4。
其中，复合材料的制备方法，包括如下步骤：
s1：将如上重量份的原料放置于升温炉中并以5℃/min的升温速度升温至265℃之间，并在升温炉内的温度下通过挤压设备将原料挤压成片材；
s2：在片材上均匀的喷洒上连续纤维，连续纤维占整个复合材料的5％，并通过压辊进行压合使连续纤维压融到片材中，得到单层复合片材；在连续纤维压合前采用偶联剂进行表面处理；
s3：将多个单层复合片材进行叠加，放置于热压机中，热压温度为210℃，热压压力为4mpa，热压时间为25min，热压冷却后即可得到多层热塑性复合材料。
实施例4
本实施例提供了一种高精度复材成型专用金属芯模制作工艺，包括如下步骤：
s1：预制材料：将钨粉、镍粉、铅粉、锡以一定的比例置于混合搅拌机中，控制混合搅拌机140r/s的转速对其进行搅拌，搅拌1min，得到预制材料；
s2：将s1中预制好的预制材料置于加温箱中以3500℃的温度加温3h，得到混合浆体，然后将混合浆体浇注到模具内，在常温下静置7h，使其冷却凝固，得到空腹腔结构的零件内形芯模；
s3：然后在s2中制得的内形芯模上铺贴复合材料，然后放在阴模中静置5h，使其冷却固化；
s4：然后以120℃的温度对阴模进行加温，加温2h，使阴模内的芯模加温熔出，从而制得芯模。
其中，复合材料包括如下重量份的原料：热塑性树脂44份、导热材料24份，受组酚类抗氧剂34份。
其中，热塑性树脂为聚乙烯与聚丙烯的混合物且混合比为1∶1。
其中，导热材料为氧化镁、三氧化二铝、石墨的混合物且混合比为1∶2∶4。
其中，受阻酚类抗氧剂为一元受阻酚与多元受阻酚的混合物且混合比为1∶2。
其中，导热材料为石墨烯与散热硅脂的混合物且混合比为2∶5。
其中，复合材料的制备方法，包括如下步骤：
s1：，将如上重量份的原料放置于升温炉中并以5℃/min的升温速度升温至270℃之间，并在升温炉内的温度下通过挤压设备将原料挤压成片材；
s2：在片材上均匀的喷洒上连续纤维，连续纤维占整个复合材料的5％，并通过压辊进行压合使连续纤维压融到片材中，得到单层复合片材；在连续纤维压合前采用偶联剂进行表面处理；
s3：将多个单层复合片材进行叠加，放置于热压机中，热压温度为220℃，热压压力为3mpa，热压时间为30min，热压冷却后即可得到多层热塑性复合材料。
实施例5
本实施例提供了一种高精度复材成型专用金属芯模制作工艺，包括如下步骤：
s1：预制材料：将钨粉、镍粉、铅粉、锡以一定的比例置于混合搅拌机中，控制混合搅拌机160r/s的转速对其进行搅拌，搅拌1min，得到预制材料；
s2：将s1中预制好的预制材料置于加温箱中以3550℃的温度加温5h，得到混合浆体，然后将混合浆体浇注到模具内，在常温下静置7h，使其冷却凝固，得到空腹腔结构的零件内形芯模；
s3：然后在s2中制得的内形芯模上铺贴复合材料，然后放在阴模中静置6h，使其冷却固化；
s4：然后以140℃的温度对阴模进行加温，加温2h，使阴模内的芯模加温熔出，从而制得芯模。
其中，复合材料包括如下重量份的原料：热塑性树脂46份、导热材料26份，受组酚类抗氧剂36份。
其中，热塑性树脂为聚乙烯与聚丙烯的混合物且混合比为1∶3。
其中，导热材料为氧化镁、三氧化二铝、石墨的混合物且混合比为1∶3∶4。
其中，受阻酚类抗氧剂为一元受阻酚与多元受阻酚的混合物且混合比为1∶2。
其中，导热材料为石墨烯与散热硅脂的混合物且混合比为2∶4。
其中，复合材料的制备方法，包括如下步骤：
s1：将如上重量份的原料放置于升温炉中并以5℃/min的升温速度升温至275℃之间，并在升温炉内的温度下通过挤压设备将原料挤压成片材；
s2：在片材上均匀的喷洒上连续纤维，连续纤维占整个复合材料的5％，并通过压辊进行压合使连续纤维压融到片材中，得到单层复合片材；在连续纤维压合前采用偶联剂进行表面处理；
s3：将多个单层复合片材进行叠加，放置于热压机中，热压温度为225℃，热压压力为3mpa，热压时间为35min，热压冷却后即可得到多层热塑性复合材料。
实验例
综上所述，使用本方法制得的金属芯模表面粗糙度降低了87.5％，表面强度提高了69％，用此芯模生产出的零件的合格率提高到了99.6％。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。