复合材料集成结构和复合材料集成结构的制造方法_3

文档序号:9407677阅读:来源:国知局
纤维增强复合材料3铺设在模具阴模4的底部;将预设第一形状的连续纤维增强复合材料2铺设在第一层短切纤维增强复合材料3上;将第二层短切纤维增强复合材料3铺设在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2上,其中,第一层短切纤维增强复合材料3的宽度以及第二层短切纤维增强复合材料3的宽度,大于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的宽度。
[0101]在本实施例中,具体的,图5为本发明实施例三的步骤204执行过程中复合材料集成结构的剖面示意图,图6为本发明实施例三的步骤204执行过程中模具阳模的剖面示意图,如图5和图6所示,根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态,选择合适的模具阴模4和模具阳模5 ;将第一层简单形状的短切纤维增强复合材料3铺设在模具阴模4的底部的预设位置上;将步骤201中得到的预设第一形状的连续纤维增强复合材料2铺设在第一层短切纤维增强复合材料3上的预设位置上,其中,第一层短切纤维增强复合材料3的宽度大于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的宽度;然后将第二层简单形状的短切纤维增强复合材料3铺设在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2上的预设位置上,其中,第二层短切纤维增强复合材料3的宽度大于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的宽度。
[0102]本实施例中,对于第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3的组成成分,不做限定。
[0103]步骤203、对模具阴模4和模具阳模5进行预热处理。
[0104]在本实施例中,具体的,对模具阴模4和模具阳模5进行预热处理,使得第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3进行流动,从而将连续纤维增强复合材料2进行包裹。
[0105]本实施例中,根据短切纤维增强复合材料3的厚度采用相应的预热处理时间,本实施例对于预热处理的时间不做限定。
[0106]步骤204、采用预热处理后的模具阳模5对第二层短切纤维增强复合材料3加压。
[0107]在本实施例中,具体的,在步骤203之后,采用模具阳模5由上方,对第二层短切纤维增强复合材料3加压,使得第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3可以进一步的流动;由于第一层短切纤维增强复合材料3的宽度以及第二层短切纤维增强复合材料3的宽度,都大于预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的宽度,从而流动状态的短切纤维增强复合材料3可以去包覆预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围。并且,使得第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3成型。
[0108]本实施例中,本实施例中,根据短切纤维增强复合材料3的厚度采用相应的加压力度,本实施例对于加压力度不做限定。
[0109]步骤205、在模具阴模4和模具阳模5冷却之后,形成第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3以与第一预设形状相匹配的第二预设形状,包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构I。
[0110]在本实施例中,具体的,图7为本发明实施例三的步骤205执行过程中复合材料集成结构的剖面示意图,如图7所示,在模具阴模4和模具阳模5冷却时,模具中的短切纤维增强复合材料3和连续纤维增强复合材料2也冷却了,此时,去除模具阴模4,然后去除模具阳模5,可以得到第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3以与第一预设形状相匹配的第二预设形状,包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构I。
[0111]本实施例通过依次在模具阴模4的底部铺设第一层短切纤维增强复合材料3、预设第一形状的连续纤维增强复合材料2、第二层短切纤维增强复合材料3 ;采用采用预热处理后的模具阳模5对第二层短切纤维增强复合材料3加压,在冷却之后,形成第一层短切纤维增强复合材料3和第二层短切纤维增强复合材料3以与第一预设形状相匹配的第二预设形状,包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构I。从而得到的复合材料集成结构1,由于连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能、可设计性,同时相比较于铝合金材料具有较小的重量,从而由连续纤维增强复合材料2作为复合材料集成结构I的内部骨架结构,可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求;并且,由于短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能,从而将短切纤维增强复合材料3作为复合材料集成结构I的外部填充结构,可以实现提高复合材料集成结构I的制造效率的效果;并且,复合材料集成结构I中的两部分结构都是复合材料,从而复合材料集成结构I具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能。同时,采用模压成型工艺,可以得到应用到不同领域的复合材料集成结构1,操作灵活简单;外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过模压成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作,从而复合材料集成结构的外形制作效率高,并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。
[0112]图8为本发明实施例四提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图,如图8所示,本发明实施例四提供的复合材料集成结构I的制造方法,包括:
[0113]步骤301、对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理,形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2。
[0114]在本实施例中,具体的,根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态,选择筋骨模具;图9为本发明实施例四的步骤301执行过程中预设第一形状的连续纤维增强复合材料的剖面示意图,如图9所示,在筋骨模具中对连续纤维增强复合材料2进行固化成型处理,形成预设第一形状的连续纤维增强复合材料2,本实施例中,对于连续纤维增强复合材料2的组成成分,不做限定。
[0115]步骤302、将预设第一形状的连续纤维增强复合材料2定位在注塑工艺模具6腔体的中心位置;挤出注塑机7将短切纤维增强复合材料3从注塑工艺模具6的进料口注入到注塑工艺模具6的腔体中,直至短切纤维增强复合材料3填充满注塑工艺模具6的腔体。
[0116]在本实施例中,具体的,图10为本发明实施例四的步骤302执行过程中的注塑工艺模具和挤出注塑机的剖面结构示意图,如图10所示,根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态,选择注塑工艺模具6 ;首先将步骤301中得到的预设第一形状的连续纤维增强复合材料2定位在注塑工艺模具6腔体的中心位置;在挤出注塑机7的容器中填充了流动状态的短切纤维增强复合材料3,挤出注塑机7的容器的出口与注塑工艺模具6的进料口连接,打开挤出注塑机7的容器的出口,从而挤出注塑机7将短切纤维增强复合材料3注入到注塑工艺模具6的腔体中;在短切纤维增强复合材料3填充满了注塑工艺模具6的腔体的时候,关闭挤出注塑机7的容器的出口。
[0117]本实施例中,对于短切纤维增强复合材料3的组成成分,不做限定。
[0118]步骤303、对注塑工艺模具6进行冷却处理,形成短切纤维增强复合材料3以注塑工艺模具6的腔体形状包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构I。
[0119]在本实施例中,具体的,对注塑工艺模具6进行冷却处理,例如,可以开启模具冷却循环系统;或者可以降低注塑工艺模具6所在环境的温度,对此不做限制。图11为本发明实施例四的步骤303执行过程中复合材料集成结构的剖面示意图,如图11所示,在冷却处理之后,短切纤维增强复合材料3的形状固定,从而短切纤维增强复合材料3以注塑工艺模具6的腔体形状包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围,形成了短切纤维增强复合材料3包裹连续纤维增强复合材料2的复合材料集成结构I。
[0120]本实施例通过将预设第一形状的连续纤维增强复合材料2定位在注塑工艺模具6腔体的中心位置,挤出注塑机7将短切纤维增强复合材料3注入到注塑工艺模具6的腔体中,在冷却之后,形成短切纤维增强复合材料3以注塑工艺模具6的腔体形状包覆在预设第一形状的连续纤维增强复合材料2的外围的复合材料集成结构I。从而得到的复合材料集成结构1,由于连续纤维增强复合材料2具有优异的力学性能、可设计性,同时相比较于铝合金材料具有较小的重量,从而由连续纤维增强复合材料2作为复合材料集成结构I的内部骨架结构,可以满足工业制造上的零部件轻量化的要求;并且,由于短切纤维增强复合材料3具有易成型、流动性好的性能,从而将短切纤维增强复合材料3作为复合材料集成结构I的外部填充结构,可以实现提高复合材料集成结构I的制造效率的效果;并且,复合材料集成结构I中的两部分结构都是复合材料,从而复合材料集成结构I具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性的性能。同时,采用挤出、注塑成型工艺,可以得到应用到不同领域的复合材料集成结构1,操作灵活简单;外围包覆的短切纤维增强复合材料易于通过基挤出、注塑成型工艺进行复合材料集成结构的外形制作,从而复合材料集成结构的外形制作效率高,并且降低了复合材料集成结构的外形制作的成本。
[0121]图12为本发明实施例五提供的复合材料集成结构的制造方法的流程图,如图12所示,本发明实施例五提供的复合材料集成结构I的制造方法,包括:
[0122]步骤401、将连续纤维增强复合材料2置于第一预成型模具8的腔体中。
[0123]在本实施例中,具体的,根据需要制造的零部件的尺寸、形状和受力状态,选择第一预成型模具8 ;图13为本发明实施例五的步骤401执行过程中的第一预成型模具的剖面结构示意图,如图13所示,连续纤维增强复合材料2是一个简单形状的连续纤维增强复合材料2,根据需要制造的零部件的尺寸、形状等参数,将简单形状的连续纤维增强复合材料2置于第一预成型模具8的腔体中的预设位置上。
[0124]本实施例中,对于铺设的连续纤维增强复合材料2的层数,不做限定。
[0125]本实施例中,对
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