C以下，分离时应注意保护金属层表面和夹层物，夹层物可二次使用。剥离起始点应在销钉冲压处，两者分离时，可采用气压冲击贴合面或流体冲击的方法，防止分离时金属层产生无法预料的变形，并预防夹层物的撕裂。采用铣、切的方式对分离后的金属层预制体进行加工，去除多余的料边或毛刺。
[0032]将剥离后的金属层预制体与预浸料层按照一定的铺层结构在模具中依次铺放，其中金属层铺放顺序应与冲压时保持同序，保证金属层型面变化与冲压时一致，预浸料层铺贴完成后进行真空预压实，排除其中可能包裹的气泡，所有金属层、预浸料层铺贴完成后，将零件及模具整体移入热压罐或热压机中成型。
[0033]实施例一
[0034]槽形玻璃纤维-铝合金混杂结构零件是本发明中比较典型的一种，采用本发明方法可实现一次性冲压含有过渡R区的槽形铝合金预制体的制造，及槽形玻璃纤维-铝合金层板的成型，该零件金属层与纤维复材层数量比为:2:1。图1揭示了本发明在叠层冲压时使用的冲压模具示意图，图2揭示了本发明中冲压前准备的叠层铝合金板，图3揭示了本发明冲压的叠层槽形铝合金制品。
[0035]所涉及到的模具(图1所示)有以下部分组成:导柱1、底模座2、凹模3、凹凸模座4、凸模5、顶料板6、卸料螺钉7。
[0036]槽形零件的制造首先是铝合金板叠层铺覆，本例采用的铝合金板牌号为2024-T3，依据模具型腔尺寸及零件尺寸将厚0.5mm的铝合金板，将底层铝合金板11及上层铝合金板10裁剪为所需尺寸的毛料，该尺寸比零件外形尺寸大50mm，并且将料片四角裁剪为圆形。然后，裁剪与铝合金板相同大小的夹层PP塑料片9，塑料片9厚度为0.2_。依次铺放底层铝合金板11、夹层塑料片9、上层铝合金板10，三种材料应放置整齐，并加热至80°C待用。
[0037]在模具凹模3侧边涂抹少量润滑剂，防止过度摩擦损伤铝板表面，将叠层物(图2所示)放置在位于凹模3内的顶料板6上，并覆盖凹模销钉位置，使凸模5以100mm/S的速度冲压叠层物(图2所示)。冲压动作完成后，等待模具冷却至50°C以下，用卸料螺钉7及顶料板6将零件取出。冲压后的零件示意图如图3所示，下层零件14和上层零件13存在底部的R区处存在0.2mm的过渡区，气压剥离三层叠层物，其中的夹层塑料片9展平后可二次使用，而两件铝合金零件可用于制造玻璃纤维-铝合金混杂复合材料零件。在凹模中铺贴金属层及纤维预浸料层，铺放顺序为:金属层14、预浸料层9、金属层13，其中的预浸料层厚度为0.2mm，预浸料铺贴后真空预压，所有材料铺贴完成后将模具移入热压罐中固化成型最终零件。
[0038]实施例二
[0039]实施例一说明了槽形纤维-金属混杂材料零件中其中一种结构的成型方法，采用叠层冲压方法同样可成型其他铺层结构的槽形零件，本实施例叙述了零件金属层与纤维复材层数量比为:3:2的结构形式采用叠层冲压方法的过程。这种结构的槽形纤维-金属混杂复合材料零件中采用的金属层为TC4钛合金，厚度为0.25mm，裁剪尺寸比零件展开外形大70_，并且将料片四角裁剪为圆形。然后，裁剪与钛合金片相同大小的夹层铝合金，夹层铝合金片材质为2024-T3铝合金，厚度为0.8mm。依次铺放底层钛合金片、夹层铝合金片、中间层钛合金片、夹层铝合金片、上层钛合金片，三种材料应放置整齐，并加热至150°C待用。
[0040]预压成型模具凹模侧边涂抹少量润滑剂，将叠层物放置在位于凹模内，覆盖凹模销钉位置，使凸模以150mm/s的速度冲压叠层物。冲压动作完成后，等待模具冷却至50°C以下，用顶料板将预压成型体顶出。采用气压剥离五层叠层物，去除夹层铝合金片，三层钛合金预压成型体可用于制造纤维-钛合金混杂复合材料槽形零件。
[0041]在凹模中铺贴金属层及纤维预浸料层，预浸料为玻璃纤维预浸料，铺放顺序为:底层钛合金层、玻璃纤维预浸料层、钛合金层、玻璃纤维预浸料层、钛合金层，其中的预浸料层厚度为0.8mm，预浸料铺贴后真空预压，所有材料铺贴完成后将模具移入热压罐中固化成型最终零件。
[0042]采用该种方法成型的叠层铝合金预制体过渡区准确、一致，成型简便、成本低廉。本发明不仅限于以上的实施例，对本领域普通专业技术人员，所做的各种变化和修改，都应在本发明的构思及保护范围之内。
【主权项】
1.一种纤维-金属混杂复合材料零件叠层成型工艺方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: a.依据零件外形裁剪金属片冲压模片； b.将金属片依次叠层，每层金属片之间铺放与纤维-金属混杂复合材料零件中纤维复合材料层相同厚度的夹层材料得到叠层板材，夹层材料包括:塑料片或金属片； c.在冲压模具边缘涂抹润滑剂，润滑剂包括:润滑油、石蜡或聚四氟乙烯； d.将叠层后的叠层板材在50°C?150°C温度范围内放入预冲压模具内预冲压成型，预冲压成型的压力范围为30MPa?50MPa，恒压1min?20min ； e.定位预冲压后的叠层板材中每层金属片与模具之间的相对位置，剥离预冲压后的叠层板材，去除夹层材料； f.在固化成型模具上设置与预冲压模具相同的定位点，在固化成型模具中依次铺贴预冲压后的金属片和纤维复合材料层，最外层为金属层，将铺贴完成后的金属-纤维复合材料叠层固化成型为纤维-金属混杂复合材料零件。
2.如权利要求1所述的一种纤维-金属混杂复合材料零件叠层成型工艺方法，其特征在于:金属片包括:铝合金、钛合金及不锈钢，金属片厚度为0.2mm?2mm，纤维复合材料层使用的预浸料包括:芳纶纤维、碳纤维或玻璃纤维增强的环氧树脂基预浸料，预浸料单层厚度为0.25mm?0.6mm，金属层与纤维复合材料层的层数比为:2:1或3:2，金属层位于外层，每层的纤维复合材料层由单层或多层预浸料组成，金属层与纤维复合材料层隔层铺贴。
3.如权利要求1所述的一种纤维-金属混杂复合材料零件叠层成型工艺方法，其特征在于:所述夹层材料包括:pp塑料片、PE塑料片或铝合金片，50°C?80°C冲压选择塑料片，81°C?150 °C冲压选择铝合金片。
4.如权利要求1所述的一种纤维-金属混杂复合材料零件叠层成型工艺方法，其特征在于:在预冲压模具中设置有叠层板材冲压定位销，同时在固化成型模具同位置上设置定位销，定位销高度低于5_。叠层结构冲压后在金属层上保留定位销冲压痕迹，依据该定位销冲压痕迹在固化成型模具上铺贴预冲压后的金属片及纤维复合材料层。
5.如权利要求1所述的一种纤维-金属混杂复合材料零件叠层成型工艺方法，其特征在于:预冲压叠层板材中的金属片层与夹层材料层数量比例与纤维-金属混杂复合材料零件中金属层与纤维复合材料层层数比例相同。
6.如权利要求1所述的一种纤维-金属混杂复合材料零件叠层成型工艺方法，其特征在于:纤维-金属混杂复合材料零件固化成型方法包括:模压成型或热压罐成型。
【专利摘要】本发明涉及一种纤维-金属混杂复合材料零件叠层成型工艺方法，它包含下列步骤：铝合金板的裁剪、铝合金及夹层材料的铺覆、冲压模具润滑、叠层材料的加热及冲压预成型、剥离冲压叠层铝合金零件及纤维-金属混杂复合材料零件热压成型。本发明所设计的成型工艺方法用于成型具有曲率结构的纤维-金属混杂复合材料零件，与现有技术相比，该方法解决了金属层及纤维预浸料层在含曲率结构零件中逐步过渡时难以铺贴到位的问题，克服了金属传统的钣金成型配合精度低的缺陷，提高了铺贴层在R区等大曲率位置的尺寸匹配性，避免了“架桥”及“塌陷”两种缺陷的产生，提高了纤维-金属混杂复合材料零件大曲率结构件的成品率。
【IPC分类】B32B27-06, B21D22-02, B32B15-08
【公开号】CN104707888
【申请号】CN201410833710
【发明人】崔海超, 翟全胜, 苗春卉
【申请人】中航复合材料有限责任公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月26日