一种可制备超高纤维含量3d机织防弹复合材料的rtm模具
技术领域
1.本实用新型涉及复合材料制备、机械设计加工领域，具体涉及一种可制备超高纤维含量3d机织防弹复合材料的rtm模具，可以用于制备超高纤维体积含量的3d机织预制体增强的rtm防弹复合材料，为高纤维含量3d机织复合材料在防弹领域的应用提供制备技术。
背景技术：
2.与金属、陶瓷等分解能量型材料不同，防弹复合材料是一种能量吸收型材料。在受到子弹或破片等外界高速冲击时，高性能纤维增强防弹复合材料能够通过材料自身变形和破坏，将子弹或破片的能量耗散掉而减少跳弹等对人体的二次伤害。由于高性能纤维的力学性能远远高于树脂基体，因此，防弹复合材料对纤维含量提出了很高的要求。但3d预制体特别是3d机织预制体，由于其特殊的结构，其预制体纤维体积含量较同等经纬密的ud、2d材料还有很大的差距。
3.rtm复合材料制备过程中，若预制体纤维体积含量过高，会对注胶产生不利影响，一方面会引起注胶不充分，另一方面还会延长注胶时间，大大降低了生产效率；若纤维体积含量过低，则复合材料重量过高且力学性能较差。
4.rtm复合材料制备过程中，注胶压力越大，对模具密封性能提出的要求越高。模具密封不高，可能会局部漏气，形成树脂通道，会造成部分区域富树脂，部分区域出现干斑的情况，大大降低了复合材料的性能。
5.复合材料制备的精度既包括产品的尺寸参数，还包括产品纤维含量等。由于复合材料制备过程的温度变化以及化学变化，材料会发生不同程度的伸缩变形，造成实际产品与设计参数存在出入，因此需要提高制品的精度，实现制品参数的精确控制。
技术实现要素：
6.针对现有3d机织防弹复合材料中，纤维体积含量低的问题，生产效率低等问题，本实用新型目的在于解决上述技术中存在的问题，从而提出一种可制备超高纤维含量3d机织防弹复合材料的rtm模具。该模具方便操作，可实现纤维体积含量为65％-90％的3d机织复合材料的制备。
7.为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：一种可制备超高纤维含量3d机织防弹复合材料的 rtm模具，该方法借助于100-500吨的热压台，包括活塞块、胶条压板、边框、底板和限位块五部分，模腔尺寸调控模块由活塞块和限位块组成。
8.进一步地，所述活塞块、边框和底板尺寸配合，活塞块内嵌于边框，底板凸起部分内嵌于边框；所述活塞块的底面、边框的内侧面和底板的凸起面围成封闭模腔；所述边框与底板间加装密封条，由内六角螺栓锁紧，螺帽内陷于底板中；所述活塞块与边框之间加装密封条，活塞块与边框之间实现滑动密封；所述活塞块与边框之间的密封条由胶条压板通过螺丝与边框锁紧，胶条压板内圈尺寸与边框内圈尺寸配合，胶条压板外侧与边框预留尺寸与限位块尺寸宽度配合。该模具在大尺寸限位块下注胶，注胶完成后再借助于热压台，通过
模腔尺寸调控模块与小尺寸限位块配合，最终制得所需要参数的3d纺织复合材料。这种模具可以实现低纤维含量下注胶，注胶更快速也更充分，大大提高了生产效率。
9.为实现模腔尺寸的精确调控以及rtm方法注胶，本实用新型提出的一种可制备超高纤维含量3d机织防弹复合材料的rtm模具，实现了高压动密封，耐压程度可达3mpa。所述模具的模腔高度可以调节，通过选择相应的限位块，可以实现复合材料厚度的精确控制，控制范围可达2-6mm。
10.模腔上表面为模腔尺寸调控模块中的活塞块，活塞截面尺寸与制件尺寸一致。
11.为提高制件精度和模具耐久性，模腔侧面为整体结构。
12.模腔尺寸调控模块的活塞块与边框之间加方形密封条密封，用胶条压板板锁紧密封条，实现活塞块的高压动密封功能。
13.模腔下表面为底板，底板与边框之间加方形密封条进行密封，边缘用螺丝将边框与底板链接，并将密封条压紧。为方便加压，采用下沉螺丝。为方便拆模，底板设计多个顶丝孔。
14.为扩大活塞块的可动范围，进料口和出料口开在底板上。树脂由进料口注入后，先充满导流槽，再浸润预制体。出料口与进料口设计基本一致，且进料口和出料口沿着模具长度方向居中分布。
15.限位块根据所需要的制件的参数设定，制备过程中，限位块上表面与活塞块上表面平齐或同时被压紧认为材料压到位。
16.为方便天车搬运，模具各部分都设计对称的吊装孔。
17.与现有技术相比，本实用新型的优势在于：该模具可以实现在低纤维含量时树脂快速注胶，借助于压机或热压台，在高压下将多余的树脂挤出，达到设定的参数后固化成型，生产效率高；使用截面积大于 100mm2的密封条，实现了高压动密封，从而实现了复合材料厚度的精确调控，调控范围为2-6mm；通常制备的3d机织预制体的纤维体积含量低于50％，而在防弹材料领域，纤维体积含量在一定程度上直接决定了材料的防弹性能，该模具可制备复合材料的纤维体积含量可达65-90％，该模具的设计为制备防弹用超高纤维含量3d机织预制体增强复合材料提供了帮助。进一步地，该模具可制备的复合材料包括二维平板、等厚的曲面板、变曲率的等厚板。
附图说明
18.下面结合六张附图中绘制的实施例详细阐述本实用新型。其中：
19.图1为本实用新型一种可制备超高纤维含量3d机织防弹复合材料的rtm模具的正等测图；
20.图2为本实用新型模具的边框正等测图；
21.图3为本实用新型模具的边框的俯视图；
22.图4为本实用新型模具底板正等测图；
23.图5为本实用新型模具底板俯视图；
24.图6为本实用新型模具a-a剖面图；
25.图中附图标记：活塞块1、胶条压板2、边框3、底板4、限位块5、模腔侧面301、上胶条槽302、胶条压板与边框锁紧孔303、边框吊装孔304、下胶条槽305、边框与底板锁紧孔306、
底板顶丝孔401、底板与边框锁紧孔402、进料口403、底板吊装孔404、出料口延伸孔405、进料口延伸孔406、出料口导流槽407、进料口导流槽408、出料口409。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细描述。其中，所述实施例仅是本实用新型一部分实施例，非全部实施例，不应该理解成对本实用新型的限制。
27.如图1所示，一种可制备超高纤维含量3d机织防弹复合材料的rtm模具，包括活塞块1、胶条压板 2、边框3、底板4和限位块5，其中活塞块1和限位块5统一构成模腔尺寸调控模块。活塞块1与边框3 之间由上密封条实现高压动密封，上胶条由胶条压板2与边框3锁紧。边框3底端装有下密封条，由边框 3底面边缘和和底板4锁紧。双重方形密封条上下密封，耐压程度可达3mpa。
28.如图2为本实用新型模具的边框正等测图，在铺设预制体时，预制体侧面要紧贴模腔侧面301。预制体铺设完成后，放置活塞块1。在上胶条槽302中紧贴活塞块置入上密封条，再用胶条压板2将上密封条锁紧，胶条压板与边框锁紧孔303对应。搬运过程借助边框吊装孔304。
29.如图3为本实用新型模具的边框3的俯视图，在铺设预制体之前，第一步先将边框底端的下胶条槽305 中置入方形密封条，再将装入下密封条的边框底端锁紧孔306与底板锁紧孔402对应，用于链接锁紧，然后再开始铺设预制体。
30.图4和图5分别为本实用新型底板4正等测图和底板4俯视图，为了加大活塞块1动程范围，将进料口403和出料口409开在底板4上。由于底板上表面凸起形成模腔下表面，进出料口位置较低，为方便拆模，在进料口403和出料口409分别设计进料口延伸孔406和出料口延伸孔405。注胶时，树脂从进料口 403进入，分别经过进料口延伸孔406和进料口导流槽408将树脂分散开，最终树脂分别经过出料口导流槽407和出料口延伸孔405从出料口409排出。为了方便搬运，底板设计对称分布的吊装孔404，为方便拆模，底板设计对称的顶丝孔401。
31.图6为本实用新型模具的a-a剖面图，可以看到完整的尺寸可调节的模腔侧面301，以及进出料口、密封槽的设计细节。
32.以上实施例仅用于说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员依然可以对本实用新型进行修改或者等同代替。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、局部替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围内。