一种复合层板制件的制备方法
【专利摘要】本公开涉及一种复合层板制件的制备方法，包括如下步骤：铺设叠层板材，包括将多个金属板叠层，并在相邻两个金属板之间铺设夹层材料，夹层材料包括高分子材料；将铺设好的叠层板材放置于真空件中，进行抽真空处理；将抽过真空的真空件和模具进行加热处理；通过模具对叠层板材施加压力；向模具型腔内充气加压并加压至成型压力，使叠层板材复合并成形，得到复合层板制件。该复合层板制件的制备方法集复合层板制备和成形于一体，可以单工序成形结构复杂的构件，大幅度地减少制造的成本和时间，具有层间结合强度高、成形精度高、模具寿命长、设备吨位小、无回弹、无残余应力的优点。
【专利说明】
一种复合层板制件的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明至少一实施例涉及一种复合层板制件的制备方法。
【背景技术】
[0002]金属面板三明治结构包括以金属为面板、热塑性树脂板为夹芯和以金属为面板纤维增强的热塑性树脂板为夹芯两种三明治结构层板。该层板兼备单金属与夹心材料性能的特点并具有显著的减重效果，作为替代单金属材料结构，在航空航天、船舶及汽车工业领域具有极大应用潜力。目前，纤维金属层板及其构件复合成型的方法主要有以下三种:(I)先分别成形加工金属与塑料件，再经表面处理后用粘结剂将其粘结为纤维金属层板。如专利CN104707888A所述纤维-金属混杂复合材料零件叠层成型工艺方法(2)先成形加工金属件，再将其放入塑料模中进行塑料成型，并与金属件连接成一体。如专利CN 102825860 A所述的金属-增强塑料复合材料制件及其成型方法。(3)先将金属板与塑料板粘结成复合层板，再进行冲压加工成结构零件。如专利CN103861932A热塑性玻璃纤维增强铝合金层板的成形装置与方法。第(I)种方法的缺点较多，尤其是形状复杂的结合面的完全粘结对金属与塑料件的尺寸精度和形位公差提出了严格的要求。第(2)种成型方法的缺点是工序比较多。第
(3)种方法比较适用于热塑性树脂或其复合材料为夹心的结构，但由于冲头接触部分的材料受力不均匀，成形过程中易产生起皱和开裂等现象。
【发明内容】
[0003]本发明的至少一个实施例涉及一种复合层板制件的制备方法。该复合层板制件的制备方法集复合层板制备和成形于一体，可以单工序成形结构复杂的构件，大幅度地减少制造的成本和时间，具有层间结合强度高、成形精度高、模具寿命长、设备吨位小、无回弹、无残余应力的优点。
[0004]本发明至少一实施例提供一种复合层板制件的制备方法，包括如下步骤:
[0005]铺设叠层板材，包括将多个金属板叠层，并在相邻两个金属板之间铺设夹层材料，所述夹层材料包括高分子材料；
[0006]将铺设好的叠层板材放置于真空件中，并对所述真空件进行抽真空处理；
[0007]将抽过真空的真空件和模具进行加热处理；
[0008]通过模具对所述叠层板材施加压力；
[0009]向模具型腔内充气加压并加压至成型压力，使叠层板材复合并成形，得到所述复合层板制件。
[0010]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述模具包括上模和下模，所述下模具有用于所述叠层板材成型的凹部，盛放有所述叠层板材的真空件被放置在所述上模和下模之间，在向所述模具型腔充气的步骤中，从所述真空件的所述上模一侧充气。
[0011]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述真空件中的所述叠层板材至少覆盖所述下模的凹部，并且所述上模和下模的对合位置处的至少部分位置设置有所述真空件中的所述叠层板材。
[0012]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述加热处理中，加热温度至夹层材料中的高分子材料的结晶温度以上50 °C -100 °C。
[0013]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述向模具型腔内充气加压的加压过程为逐步加压。
[0014]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，按照阶梯式加压曲线加压至所述成型压力。
[0015]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述成型压力为4-8MPa0
[0016]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，加压至成型压力后进行保温保压处理。
[0017]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，加压至成型压力后进行的所述保温保压处理的时间大于或等于60min。
[0018]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，保温保压处理后，进行降温处理，并在降温后进行保压处理。
[0019]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述降温处理中降温到所述夹层材料中的高分子材料的结晶温度。
[0020]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，降温处理后进行的保压处理的保压时间大于或等于30min。
[0021]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，降温后进行保压处理后，随炉冷却至室温，然后卸压、开启模具，取出成形的复合层板制件。
[0022]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，在铺设叠层板材前，对所述金属板依次进行除油、酸洗处理，再进行磷酸阳极氧化或喷砂处理。
[0023]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，在铺设叠层板材前，对所述夹层材料依次进行除油、酸洗和烘干处理。
[0024]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述抽真空处理使所述真空件内真空度小于或等于-0.09MPa。
[0025]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述真空件包括真空袋或密封腔。
[0026]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，230°C及以下的成形选用真空袋，230°C以上的成形选用密封腔。
[0027]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述密封腔包括第一超塑性金属箔、第二超塑性金属箔以及位于所述第一超塑性金属箔和第二超塑性金属箔之间的石墨密封环。
[0028]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，向模具型腔内充入的气体包括氮气或惰性气体。
[0029]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，通过模具对所述叠层板材施加压力中，对所述模具施加的压力大于或等于500KN。
[0030]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述夹层材料包括热塑性树脂板或纤维增强的热塑性树脂预浸料。
[0031]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述纤维增强的热塑性树脂预浸料的铺层方式包括单向铺设或正交铺设。
[0032]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，所述金属板材质包括铝合金、不锈钢、铜合金、镁合金和钛合金中的任一种。
[0033]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，每个夹层材料厚度为
0.1mm-0.5mm，每个金属板厚度为0.1mm-0.5mm。
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
[0035]图1、球冠形构件气胀成形原理示意图；
[0036]图2、密封腔示意图；
[0037]图3、5083铝合金/PP/5083铝合金层板成形加载路径；
[0038]图4、5083铝合金/6?4?/5083铝合金层板成形加载路径；
[0039]图5、5083铝合金/GF-PP/5083铝合金层板成形加载路径；
[0040]图6、TA2/PEEK/TA2层板成形加载路径；
[0041 ]图7、AZ31 /PEEK/AZ31层板成形加载路径；
[0042]附图标记:
[0043]1-压力机压头;2-导气管;3-加热设备(例如加热炉)；4-模具垫块;5-下模;6_盛放有叠层板材的真空件(密封后的层板试样)；7_热电偶;8-上模;9-型腔;51-凹部;58-模具；123-真空件；201-第一超塑性金属箔；202-第二超塑性金属箔；203-石墨密封环;210-叠层板材;211 -金属板;212-夹层材料。
【具体实施方式】
[0044]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0046]本发明至少一实施例提供一种复合层板制件的制备方法，包括如下步骤:
[0047]铺设叠层板材，包括将多个金属板叠层(例如将多个金属板层叠)，并在相邻两个金属板之间铺设夹层材料，夹层材料包括高分子材料；
[0048]将铺设好的叠层板材放置于真空件中，并对真空件进行抽真空处理；
[0049]将抽过真空的真空件和模具进行加热处理；
[0050]通过模具对叠层板材施加压力；
[0051]向模具型腔内充气加压并加压至成型压力，使叠层板材复合并成形，得到复合层板制件。
[0052]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，夹层材料包括热塑性树脂板或纤维增强的热塑性树脂预浸料。例如，纤维增强的热塑性树脂预浸料的铺层方式包括单向铺设或正交铺设。例如，夹层材料包括的高分子材料可为热塑性树脂。
[0053]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，金属板材质包括铝合金、不锈钢、铜合金、镁合金和钛合金中的任一种，但不限于此。
[0054]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，每个夹层材料厚度为
0.1mm-0.5mm，每个金属板厚度为0.1mm-0.5mm，但不限于此。
[0055]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，该复合层板制件气胀成形原理可如图1所示，图1中以形成球冠形构件为例进行说明，但本发明不限于此。例如，如图1所示，可将抽过真空的真空件和模具放入加热设备3中进行加热处理;加热设备例如可为加热炉，加热炉例如可为电阻加热炉。加热设备的温度可通过热电偶7得出。例如，热电偶7可设置在上模8中，从而可以更精确的获知加热设备中模具的温度。图1中示出了模具58包括上模8和下模5，上模8和下模5合模后形成型腔9，下模5具有用于叠层板材210(请参见图2)成型的凹部51，密封后的层板试样6(盛放有叠层板材210的真空件123)被放置在上模8和下模5之间，在向模具58型腔9充气的步骤中，从真空件123的上模一侧充气。上模8中可设置导气管2用以向型腔9内充入气体。在加热设备3内下模之下可设置模具垫块4。需要说明的是，凹部51的形状不限于图中所示。
[0056]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，真空件123中的叠层板材210至少覆盖下模5的凹部51，并且上模8和下模5的对合位置处的至少部分位置设置有真空件123中的叠层板材210。从而在上模8和叠层板材210之间以及下模5和叠层板材210之间各形成一个空间(腔)。例如，上模8和叠层板材210之间构成第一空间(腔)，下模5和叠层板材210之间构成第二空间(腔)。从而，可向第一空间(腔)内充气加压使得叠层板材210在下模5的凹部51位置处成形。
[0057]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，加热处理中，加热温度至夹层材料中的高分子材料的结晶温度以上50°C-10(TC。叠层板材的成形温度与夹层材料中的高分子材料的加工温度相同(例如，高分子材料的加工温度通常在高分子材料的结晶温度以上50°C-10(TC)，从而实现了叠层板材的制备与成形同步进行。加热到上述温度后，可进行保温处理，例如，保温的时间可大于或等于I Omin。
[0058]例如，可根据成形温度来选择叠层板材的成形压力和加压途径。与单金属叠层板材的成形相比，本发明实施例中的叠层板材的成形温度比较低、且有高分子材料参与变形或者有高分子材料和纤维参与变形，因此，需要根据具体材料进行成形压力的选择。
[0059]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，向模具型腔内充气加压的加压过程为逐步加压。例如，可按照阶梯式加压方式加压至成型压力，阶梯式慢速加压可防止叠层板材褶皱和/或者纤维开裂。
[0060]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，成型压力为4-8MPa。需要说明的是，成型压力的选择不限于此。成型压力可依据所使用的叠层板材来进行选择。
[0061]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，加压至成型压力后进行保温保压处理。保温保压处理的温度为夹层材料中的高分子材料的结晶温度以上50°C-100°C，保温保压处理可使得叠层板材(金属板和夹层材料)进行充分的塑性变形。例如，加压至成型压力后进行的保温保压处理的时间可大于或等于60min。
[0062]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，保温保压处理后，进行降温处理，并在降温后进行保压处理。降温后进行保压处理可使得夹层材料中的高分子材料充分结晶固化。例如，降温处理中降温到夹层材料中的高分子材料的结晶温度。例如，降温处理后进行的保压处理的保压时间可大于或等于30min。
[0063]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，降温后进行保压处理后，随炉冷却至室温，然后卸压、开启模具，取出成形的复合层板制件。
[0064]例如，为了提高金属面板和夹层材料的粘结强度，可分别对金属板和夹层材料进行表面处理。例如，在铺设叠层板材前，对金属板依次进行除油、酸洗处理，再进行磷酸阳极氧化或喷砂处理。例如，在铺设叠层板材前，对夹层材料依次进行除油、酸洗和烘干处理。除油和酸洗可以清除材料表面的污染物，而通过对金属板表面进行阳极氧化或喷砂处理，不仅可以增加金属板粘结面的粗糙度，从而提高其与夹层材料的机械粘结强度；另外还可增加金属板粘结面的活性，提高其与夹层材料的化学粘结强度。
[0065]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，抽真空处理使真空件内真空度小于或等于-0.09MPa。在真空件(真空密封件，真空密封装置)中完成成形，可进一步提高叠层板材界面的粘结质量。例如，真空件包括真空袋或密封腔。例如，铺设时，真空袋需要留出变形余量。例如，密封腔包括第一超塑性金属箔201、第二超塑性金属箔202以及位于第一超塑性金属箔201和第二超塑性金属箔202之间的石墨密封环203。例如，230°C及以下的成形可选用真空袋，230°C以上的成形可选用密封腔。例如，第一超塑性金属箔和第二超塑性金属箔均为超塑性铝箔，但不限于此。
[0066]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，向模具型腔内充入的气体包括惰性气体。惰性气体例如包括氦气、氩气等稀有气体，但并不限于此。例如，还可以为氮气。在一个示例中，充入的气体为纯度为99%的氩气。
[0067]例如，本发明一实施例提供的复合层板制件的制备方法中，通过模具对叠层板材施加压力中，对模具施加的压力大于或等于500KN，但不限于此。例如，可通过图1中所示的压力机压头施加压力。施加的压力例如为压边力。
[0068]例如，叠层板材气胀成形过程中，可通过调整温度和加压途径来获得成形效果较好的复合层板制件。
[0069]下面通过具体的实施例，详细说明不同结构和组份材料的三明治面板气胀形成球冠形构件的成形工艺。需要说明的是，以球冠形构件的气胀成型过程为例进行说明，但不限于制备球冠形的复合层板制件，复合层板制件的形状依赖于模具(例如依赖于下模)的构造。以下实施例中以三明治板(上下为金属板，中间层为夹层材料)为例进行说明，但叠层板材不限于三明治板，叠层板材中可以包括更多的金属板和夹层材料。以下实施例中以加热处理中，加热温度至夹层材料中的高分子材料的结晶温度以上50°C或100°C为例进行说明，但加热处理中，加热温度至夹层材料中的高分子材料的结晶温度以上50°C-10(TC都是可以的。以下实施例以充入氩气进行加压为例进行说明，但充入气体不限于此。
[0070]实施例1
[0071]本实施例提供一种复合层板制件的制备方法，包括如下步骤:
[0072]第一步，选择300mm X 300mm X 0.5mm的5083招合金板材，并依次进行除油、酸洗和磷酸阳极氧化处理。阳极氧化电解液的成分为:磷酸70g/L，硫酸50g/L，草酸7g/L，甘油20g/L，电压为25V，电解温度为40°C，电解时间20min;
[0073]第二步，选取并裁剪300mm X 300mmX 0.2mm的聚丙稀(PP)薄膜，依次进行除油、酸洗和烘干；
[0074]第三步，采用2/1结构设计，按以下顺序铺设三明治板:5083/2层PP薄膜/5083;
[0075]第四步，将铺设好的三明治层板放置于真空袋中，进行抽真空处理，真空度要求
<-0.09MPa;铺设时，真空袋需要留出变形余量；
[0076]第五步，将抽过真空的真空袋和模具按照图1所示结构放入电阻加热炉中，加热到220 °C后，保温1min，以确保模具和层板温度均匀。
[0077]第六步，给上模施加500KN的压边力，按照图3所示加压曲线，向模具型腔内填充纯度为99%的氩气加压，逐步加压至4MPa。压力不可过大，过大会使PP在成形过程溢出；压力也不可过小，过小不利于铝合金成形。保持4MPa压力60min，使铝合金和PP进行充分塑性变形。然后降温至120 0C，保持4MPa压力30min，使PP充分结晶固化；
[0078]第七步，三明治层板随炉缓慢冷却至室温，然后卸压、开启模具，取出成形的零件。随炉缓慢冷却，可以减少层板中铝合金和PP热膨胀系数不同引起的热残余应力。
[0079]实施例2
[0080]本实施例提供一种复合层板制件的制备方法，包括如下步骤:
[0081 ] 第一步，选择300mm X 300mm X 0.5mm的5083招合金板材，并依次进行除油、酸洗和磷酸阳极氧化处理。阳极氧化电解液的成分为:磷酸70g/L，硫酸50g/L，草酸7g/L，甘油20g/L，电压为25V，电解温度为40°C，电解时间20min;
[0082]第二步，选取并裁剪300mm X 300mm X0.125mm的玻璃纤维增强中温环氧树脂(GF-EP)预浸料，树脂含量40wt % ο对其依次进行除油、酸洗和烘干；
[0083]第三步，采用2/1结构设计，按以下顺序铺设三明治板:5083/006?11预浸料/900GF-EM 预浸料/OOGF-EM 预浸料/5083;
[0084]第四步，将铺设好的三明治层板放置于真空袋中，进行抽真空处理，真空度要求
<-0.09MPa;铺设时，真空袋需要留出变形余量；
[0085]第五步，将抽过真空的真空袋和模具放入电阻加热炉中，加热到180°C后，保温1min，以确保模具和层板温度均匀；
[0086]第六步，给上模施加500KN的压边力，按照图4所示加压曲线，向模具型腔内填充纯度为99%的氩气加压，逐步加压至6MPa。压力不可过大，过大会使环氧树脂(EP)在成形过程溢出；压力也不可过小，过小不利于铝合金成形。保持6MPa压力60min，使铝合金和预浸料进行充分塑性变形。为了防止玻璃纤维在成形过程中断裂，成形加压速度不能太快。然后降温至130 °C，保持6MPa压力30min，使EP充分固化；
[0087]第七步，三明治层板随炉缓慢冷却至室温，然后卸压、开启模具，取出成形的零件。随炉缓慢冷却，可以减少层板中铝合金和预浸料热膨胀系数不同引起的热残余应力。
[0088]实施例3
[0089]本实施例提供一种复合层板制件的制备方法，包括如下步骤:
[0090]第一步，选择300mm X 300mm X 0.5mm的5083铝合金板材，并依次进行除油、酸洗和磷酸阳极氧化处理。阳极氧化电解液的成分为:磷酸70g/L，硫酸50g/L，草酸7g/L，甘油20g/L，电压为25V，电解温度为40°C，电解时间20min;
[0091 ] 第二步，选取并裁剪300mm X 300mm X 0.125mm的玻璃纤维增强聚丙烯(GF-PP)预浸料，树脂含量40wt % ο对其依次进行除油、酸洗和烘干；
[0092]第三步，采用2/1结构设计，按以下顺序铺设三明治板:5083/3层OqGF-PP预浸料/5083；
[0093]第四步，将铺设好的三明治层板放置于真空袋中，进行抽真空处理，真空度要求
<-0.09MPa;铺设时，真空袋需要留出变形余量；
[0094]第五步，将抽过真空的真空袋和模具放入图1所示电阻加热炉中，加热到220°C后，保温lOmin，以确保模具和层板温度均匀；
[0095]第六步，给上模施加500KN的压边力，按照图5所示加压曲线，向模具型腔内填充纯度为99%的氩气加压，逐步加压至4MPa。压力不可过大，过大会使PP在成形过程溢出；压力也不可过小，过小不利于铝合金成形。保持4MPa压力60min，使铝合金和预浸料进行充分塑性变形。为了防止玻璃纤维在成形过程中断裂，成形加压速度不能太快。然后降温至120°C，保持4MPa压力30min，使PP充分固化；
[0096]第七步，三明治层板随炉缓慢冷却至室温，然后卸压、开启模具，取出成形的零件。随炉缓慢冷却，可以减少层板中铝合金和预浸料热膨胀系数不同引起的热残余应力。
[0097]实施例4
[0098]本实施例提供一种复合层板制件的制备方法，包括如下步骤:
[0099]第一步，选择300mm X 300mm X 0.3mm的TA2板材，并依次进行除油、酸洗和氢氧化钠阳极氧化(或喷砂)处理。阳极氧化电解液成份为:NaOH 300g/L，Tart(酒石酸钠)65g/L，EDTA(乙二胺四乙酸)30g/L，Na2Si036g/L，电压为10V、电解时间为lOmin、电解温度35°C;
[0100]第二步，选取并裁剪300mm X 300mm X 0.125mm的聚醚醚酮(PEEK)薄膜，依次进行除油、酸洗和烘干；
[0101]第三步，采用2/1结构设计，按以下顺序铺设三明治板:TA2/2层PEEK薄膜/TA2;
[0102]第四步，将铺设好的三明治层板放置于图2所示密封腔中，进行抽真空处理，真空度要求 <-0.09MPa;
[0103]第五步，将模具按照图1所示组装形式放入电阻加热炉中，加热到380°C后，保温1min，以确保模具和层板温度均匀；
[0104]第六步，给上模施加800KN的压边力，按照图6所示加压曲线，向模具型腔内填充纯度为99%的氩气加压，逐步加压至8MPa。压力不可过大，过大会使PEEK在成形过程溢出；压力也不可过小，过小不利于铝合金成形。保持8MPa压力60min，使铝合金和PEEK进行充分塑性变形。然后降温至280 0C，保持8MPa压力30min，使PEEK充分结晶固化；
[0105]第七步，三明治层板随炉缓慢冷却至室温，然后卸压、开启模具，取出成形的零件。随炉缓慢冷却，可以减少层板中钛合金和PEEK热膨胀系数不同引起的热残余应力。
[0106]实施例5
[0107]本实施例提供一种复合层板制件的制备方法，包括如下步骤:
[0?08] 第一步，选择300mmX 300mmX0.3mm的AZ31镁合金板材，并依次进行除油、酸洗和阳极氧化处理。阳极氧化电解液成份为:NaOH 40g/L,KMnO4 15g/L，KF 15g/L，电流密度30mA/cm2，氧化时间60min,室温。
[0109]第二步，选取并裁剪300mmX300mmX0.125mm的聚醚醚酮(PEEK)薄膜，依次进行除油、酸洗和烘干；
[0110]第三步，采用2/1结构设计，按以下顺序铺设三明治板:AZ31/2层PEEK薄膜/AZ31;
[0111]第四步，将铺设好的三明治层板放置于图2所示密封腔中，进行抽真空处理，真空度要求 <-0.09MPa;
[0112]第五步，将模具按照图1所示组装形式放入电阻加热炉中，加热到380°C后，保温1min，以确保模具和层板温度均匀；
[0113]第六步，给上模施加800KN的压边力，按照图7所示加压曲线，向模具型腔内填充纯度为99 %的氩气加压，逐步加压至6MPa。压力不可过大，过大会使PEEK在成形过程溢出；压力也不可过小，过小不利于铝合金成形。保持6MPa压力60min，使铝合金和PEEK进行充分塑性变形。然后降温至280 0C，保持6MPa压力30min，使PEEK充分结晶固化；
[0114]第七步，三明治层板随炉缓慢冷却至室温，然后卸压、开启模具，取出成形的零件。随炉缓慢冷却，可以减少层板中镁合金和PEEK热膨胀系数不同引起的热残余应力。
[0115]需要说明的是，本发明实施例附图中，只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。另外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0116]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种复合层板制件的制备方法，包括如下步骤: 铺设叠层板材，包括将多个金属板叠层，并在相邻两个金属板之间铺设夹层材料，所述夹层材料包括高分子材料； 将铺设好的叠层板材放置于真空件中，并对所述真空件进行抽真空处理； 将抽过真空的真空件和模具进行加热处理； 通过模具对所述叠层板材施加压力； 向模具型腔内充气加压并加压至成型压力，使叠层板材复合并成形，得到所述复合层板制件。2.根据权利要求1所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述模具包括上模和下模，所述下模具有用于所述叠层板材成型的凹部，盛放有所述叠层板材的真空件被放置在所述上模和下模之间，在向所述模具型腔充气的步骤中，从所述真空件的所述上模一侧充气。3.根据权利要求2所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述真空件中的所述叠层板材至少覆盖所述下模的凹部，并且所述上模和下模的对合位置处的至少部分位置设置有所述真空件中的所述叠层板材。4.根据权利要求1所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述加热处理中，加热温度至夹层材料中的高分子材料的结晶温度以上50 °C -1OO °C。5.根据权利要求1所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述向模具型腔内充气加压的加压过程为逐步加压。6.根据权利要求5所述的复合层板制件的制备方法，其中，按照阶梯式加压曲线加压至所述成型压力。7.根据权利要求1所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述成型压力为4-8MPa。8.根据权利要求1所述的复合层板制件的制备方法，其中，加压至成型压力后进行保温保压处理。9.根据权利要求8所述的复合层板制件的制备方法，其中，加压至成型压力后进行的所述保温保压处理的时间大于或等于60min。10.根据权利要求8所述的复合层板制件的制备方法，其中，保温保压处理后，进行降温处理，并在降温后进行保压处理。11.根据权利要求10所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述降温处理中降温到所述夹层材料中的高分子材料的结晶温度。12.根据权利要求10所述的复合层板制件的制备方法，其中，降温处理后进行的保压处理的保压时间大于或等于30min。13.根据权利要求10-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，降温后进行保压处理后，随炉冷却至室温，然后卸压、开启模具，取出成形的复合层板制件。14.根据权利要求1-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，在铺设叠层板材前，对所述金属板依次进行除油、酸洗处理，再进行磷酸阳极氧化或喷砂处理。15.根据权利要求1-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，在铺设叠层板材前，对所述夹层材料依次进行除油、酸洗和烘干处理。16.根据权利要求1-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述抽真空处理使所述真空件内真空度小于或等于-0.09MPa。17.根据权利要求1-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述真空件包括真空袋或密封腔。18.根据权利要求17所述的复合层板制件的制备方法，其中，230°C及以下的成形选用真空袋，230°C以上的成形选用密封腔。19.根据权利要求17所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述密封腔包括第一超塑性金属箔、第二超塑性金属箔以及位于所述第一超塑性金属箔和第二超塑性金属箔之间的石墨密封环。20.根据权利要求1-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，向模具型腔内充入的气体包括氮气或惰性气体。21.根据权利要求1-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，通过模具对所述叠层板材施加压力中，对所述模具施加的压力大于或等于500KN。22.根据权利要求1-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述夹层材料包括热塑性树脂板或纤维增强的热塑性树脂预浸料。23.根据权利要求22所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述纤维增强的热塑性树脂预浸料的铺层方式包括单向铺设或正交铺设。24.根据权利要求1-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，所述金属板材质包括铝合金、不锈钢、铜合金、镁合金和钛合金中的任一种。25.根据权利要求1-12任一项所述的复合层板制件的制备方法，其中，每个夹层材料厚度为0.1mm-0.5mm，每个金属板厚度为0.1mm-0.5mm。
【文档编号】B32B37/06GK106042584SQ201610035556
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年1月19日 公开号201610035556.3, CN 106042584 A, CN 106042584A, CN 201610035556, CN-A-106042584, CN106042584 A, CN106042584A, CN201610035556, CN201610035556.3
【发明人】潘蕾, 郭训忠, 吕云飞, 王一凡, 陶杰
【申请人】南京航空航天大学