新型提供的帶有通孔的碳纖維復合材料板所使用的模具如下:如圖1,所述的碳纖維復合材料模壓工藝流程有預浸布裝模、預浸布凝膠、合模加壓、升溫固化、降溫脫模、修剪試件和檢查包。所述的制備模具由上凸模110和下凹模120共同組成,模具結構簡單,便于制備帶通孔的碳纖維復合材料板。
[0044]如圖2與圖3,所述的上凸模110為長方體式結構件,以長方體的下表面為基準面在中心處設置一個長和寬相對較小的長方體凸臺,在凸臺的正中心設置有一個圓柱體與圓錐體組合光孔,以長方體凸臺的底面為基準面,靠近基準面的光孔為圓柱體光孔,遠離基準面的光孔為錐形體光孔,圓柱體光孔與錐形體光孔之間采用光滑圓弧過渡,錐形孔錐尖處米用圓弧過渡。
[0045]實施例中上凸模110采用鋁合金材料,上凸模110底座長方體長為300mm,寬為180mm,高為30mm。長方體凸臺的長為200mm,寬為80mm,高為25mm,長方體凸臺側面分別與底座長方體各側面平行,每組平行平面之間距離均為50mm。上凸模110內的光孔結構包含一圓柱體光孔和一圓錐體光孔,圓柱體光孔底面圓直徑為8mm,深為10mm,圓錐體光孔底面圓錐面圓直徑為8_,圓錐體光孔的深為10_,圓錐體光孔錐尖處為半徑為Imm的球面,圓錐體光孔與圓柱體光孔連接處采用半徑為5mm的圓弧面過渡。
[0046]如圖2和圖4,所述的下凹模120為長方體式結構件,以長方體上表面為基準面在中心處設置一個長和寬相對較小的長方體凹槽,在凹槽的正中心設置有一個圓柱體與圓錐體組合光柱,以長方體凸臺的底面為基準面,靠近基準面的光柱為圓柱體光柱,遠離基準面的光柱為圓錐體光柱,圓柱體光柱與圓錐體光柱之間采用光滑圓弧過渡,錐形光柱錐尖處采用圓弧過渡,在長方體凹槽長和寬方向的中心軸線與凹槽側壁相交處設置4個半圓形通光孔。
[0047]實施例中下凹模120采用鋁合金材料,下凹模120底座長方體長為300mm,寬為180mm,高為30mm。長方體凹槽的長為200mm,寬為80mm,深為15mm,長方體凹槽側面分別與底座長方體各側面平行,每組平行平面之間距離均為50mm。下凹模120內的光柱結構幾何形狀和尺寸與上凸模I1中光孔結構一致,圓柱體光柱底面圓直徑為8_,高為10_,圓錐體光柱底面圓錐面直徑為8mm,圓錐體光柱的高為10mm,圓錐體光柱錐尖處為半徑為Imm的球面,圓錐體光柱與圓柱體光柱連接處采用半徑為5mm的圓弧面過渡,長方體凹槽長和寬方向的中心軸線與凹槽側壁相交處設置4個半徑為5mm,深為15mm的半圓形通光孔。
[0048]通過使用本實用新型所提供的帶有通孔的碳纖維復合材料板所使用的模具,如圖1?4所示,本實用新型的一種制備帶有通孔的碳纖維復合材料板制備過程,包括:
[0049]在所設計的模具的基礎之上實現碳纖維復合板的制備,所設計的模具可以制備帶有通孔的碳纖維復合材料板件。
[0050]帶有通孔的碳纖維復合材料板的制備過程:
[0051]1.在完成碳纖維布預浸工序后將碳纖維復合材料預浸布剪裁好,將預浸布平鋪放入下凹模120內的凹槽處,平鋪過程中使編織碳纖維復合材料預浸布的編織孔隙穿過下凹模120中的光柱,并且保證碳纖維復合材料預浸布在凹槽內全部鋪平,凹槽的底面與碳纖維復合材料預浸布之間沒有空隙;
[0052]2.將上凸模110與下凹模120合裝到一起,使上凸模110和下凸模120組成的合模共同加熱進行預浸布凝膠。以酚醛環氧乙烯基樹脂為例,將合模的溫度升高到100°C—110°C,完成樹脂的凝I父工序;
[0053]3.在上凸模110與下凹模120合裝狀態下對上凸模110和下凹模120均施加一定的壓力,以酚醛環氧乙烯基樹脂為例,在加壓的同時提高合裝后裝置的溫度到120°C — 130°C并保持一段時間,完成樹脂的固化。
[0054]4.降低上凸模110與下凹模120合裝后裝置溫度,分離上凸模110與下凹模120,取出碳纖維復合材料試件,對板件進行修剪,得到帶有通孔的碳纖維復合材料板150。
[0055]在另一種實施例中,對預浸布進行超聲處理,將所述預浸布浸泡到丙酮溶液中,超聲25?35分鐘后取出瞭干,再將所述預浸布浸泡在甲醇溶液中,超聲10?15分鐘后取出瞭干;所述凝膠介質為酚醛環氧乙烯基樹脂,在將預浸布平鋪放入下凹模120內的凹槽之前,將所述預浸布浸泡在所述酚醛環氧乙烯基樹脂中保持10?20分鐘,然后將浸泡好的預浸布再逐層平鋪至所述模具凹槽中,在進行升溫加熱之前,在25°C?30°C中預熱10?15分鐘,再升溫4小時至100°C?110°C,并且在110°C條件下,保持15分鐘,完成酚醛環氧乙烯基樹脂的凝膠;對模具施加5MPa的壓力,同時對模具繼續升溫20分鐘至120°C,并且在120°C條件下保持2小時,完成酚醛環氧乙烯基樹脂的固化;取出所述碳纖維復合材料板后,將所述碳纖維復合材料板置于真空干燥箱中,在真空度為0.1?IPa、溫度為55°C?75°C的條件下,保持20?30分鐘后,自然冷卻至室溫,取出所述碳纖維復合材料板。
[0056]如圖5?8所示,本實用新型還提供了所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板的自沖鉚接模具,包括:
[0057]如圖5,所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板的鉚接模具中的自沖鉚接裝置由沖頭130,鉚釘140,凹模主體170,凹模型腔180,壓邊圈190共同組成。
[0058]所述的沖頭130主體為圓柱狀結構件,圓柱底面與柱面之間采用圓角過渡。所述壓邊圈190結構的中心處設置有一個安裝沖頭130的光通孔,在鉚接過程中,沖頭130在壓邊圈190通孔中上下運動。
[0059]所述的凹模主體170頂端平面的中心處設置有一凹模型腔180。凹模型腔180側壁為光孔圓柱側壁,凹模型腔180中心處為圓錐體凸臺且圓錐體頂端采用圓球體過渡,凹模型腔180側壁與中心處凸臺圓錐面采用圓弧過渡,側壁與凹模主體170上表面之間采用圓弧過渡。凹模型腔180的形狀將迫使在自沖鉚接過程中,使鉚釘140能更好的張開并帶入碳纖維復合材料板150和鋁合金板160共同進入凹模型腔180,形成機械互鎖,得到性能良好的鉚接接頭。
[0060]如圖5和圖6,所述的鋁合金板與碳纖維復合材料板的鉚接模具中應用的碳纖維復合材料板150在中心部有直徑為6mm?8mm的通孔,碳纖維復合材料板150的通孔與沖頭130、壓邊圈190結構中的通孔、凹模主體180結構中均同心放置。
[0061 ] 在另一種實施例中,沖頭130為Crl2MoV鋼。
[0062]如圖5?8所示,通過使用本實用新型提供的鋁合金板與碳纖維復合材料板的自沖鉚接模具,本實用新型的一種鉚接鋁合金板與碳纖維復合材料板的鉚接過程的步驟如下:
[0063]1.如圖5,將所述制備成帶有通孔的碳纖維復合材料板150與鋁合金板160放置在凹模主體170上,碳纖維復合材料板150在上鋁合金板160在下,驅動壓邊圈190壓緊碳纖維復合材料板150和鋁合金板160,并保證碳纖維復合材料板150中通孔、沖頭130和凹模主體170的同軸度。
[0064]2.采用送釘機構將鉚釘送入壓邊圈的中心光通孔中,鉚釘頭部直徑范圍為8mm?10mm,腿部范圍為6mm?8mm,鉚釘腿部外徑與所述碳纖維復合材料板150通孔直徑相同,使鉚釘腿部恰好可放入帶有通孔的碳纖維復合材料板150的通孔中。
[0065]3.如