一种无胶纤维预制体制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无胶纤维预制体制备方法，按照产品每层的2D展开图裁切碳纤维布；按照裁切好碳纤维布覆盖的区域形状，制作两块铝板，在铝板边缘区域、对应碳纤维布或纤维毡需要折角或针刺或射钉的区域或定位点处开槽或孔洞；在预成型模具上铺设裁切好的纤维布，压实处理，得到纤维预制件；在预成型模具上、下模和纤维预制件之间分别添加制备的铝板，然后合模成型铝板夹持纤维预制件复合体，对边缘或凸凹部位或关键点位或折角区域进行针刺或射钉处理，拆卸铝板，得无胶纤维预制件，制备过程中没有用定型剂或胶粘剂，得到接近于产品形状且具有一定自承力的纤维预制体，纤维层间不滑移，不分层或变形或错位，形状保持完整。

A preparation method of non glue fiber prefabrication

【技术实现步骤摘要】
一种无胶纤维预制体制备方法
：本专利技术涉及纤维增强复合材料
，具体涉及一种无胶纤维预制体制备方法。
技术介绍
：纤维增强复合材料应用领域日益广泛，所制备产品的形状也越来越复杂，采用湿法模压或RTM工艺或其它液体模塑成型技术(LCM)，需要采用缝合技术或针刺技术或射钉技术等将纤维材料加工成一定形状，制备出一定形状的纤维预制件，再入模浸胶固化。由于要求纤维预制件形状接近产品形状，先做产品净尺寸曲面展开图，通过3D到2D展开图的设计、裁切、编号及铺层设计，将纤维材料铺设成纤维预制件。从纤维材料制备纤维预制件的过程中现有技术有利用定型剂或胶粘剂将纤维材料黏结成型的，但易造成产品表观和内部质量问题，如斑点、树脂界面问题和树脂渗透通道不畅等问题。当然，采用缝合技术、三维编织技术以及销钉射入技术等可以制备出无胶纤维预制件，但对于复杂结构件的成型，这几种技术要么技术难度较大，如需要用三维缝合技术，要么制作周期较长，如三维编织技术，且以上三种技术成型成本较高。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种无胶纤维预制体制备方法，从纤维材料制备纤维预制件的过程中没有用定型剂或胶粘剂，得到接近于产品形状且具有一定的自承力及自支撑结构的纤维预制体，纤维层间不会滑移，不易分层，不易变形、不易错位，形状保持完整。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种无胶纤维预制体制备方法，该方法包括以下步骤：按照产品铺层设计做产品的每层2D展开图，然后按照产品每层的2D展开图裁切碳纤维布或纤维毡，按照裁切好碳纤维布或纤维毡覆盖的区域形状，制作两块相对开槽或孔洞的铝板，在铝板边缘区域、对应碳纤维布或纤维毡需要折角或针刺或射钉的区域或定位点处开槽或孔洞；在预成型模具上铺设裁切好的纤维布或纤维毡，压实处理，得到纤维预制件；在预成型模具上、下模和纤维预制件之间分别添加制备的铝板，然后合模成型铝板夹持纤维预制件复合体，纤维预制件被夹在两块相对开槽或孔洞的铝板之间并通过预成型模具随铝板一起赋型，取出赋型后的铝板夹持纤维预制件复合体，通过槽或孔洞对纤维预制件边缘或凸凹部位或关键点位或折角区域进行针刺或射钉处理；拆卸铝板，得到纤维预制件。具体包括以下步骤：(1)作平面展开图：按照产品铺层设计所定义的角度、厚度、铺层顺序等参数，产品每层做3D图的2D展开图；(2)裁切布料：按照产品每层的2D展开图裁切好碳纤维布或纤维毡；(3)制作开槽和\或孔铝板：按照裁切好碳纤维布或纤维毡覆盖的区域形状，制作两块相对开槽或孔洞的1-1.2mm厚的铝板，在铝板距离边缘5-6mm区域内开槽，并保持铝板边缘完整，在铝板对应碳纤维布或纤维毡需要折角区域也开槽，在铝板对应碳纤维布或纤维毡上的定位点处开一定直径的孔洞，在铝板对应碳纤维布或纤维毡需要针刺或射钉的区域开挖出一定形状的槽或孔洞；(4)铺设纤维布：在预成型模具上一层一层地铺设裁切好的碳纤维布或纤维毡，每铺设4～20层碳纤维布或纤维毡，进行一次压实处理，直至铺设完所有纤维布，再进行一次纤维预制件整体压实并保持一定时间得到纤维预制件；所述预成型模具包括上模和下模，采用硬质金属如钢材制备；(5)添加铝板夹住纤维预制件：在预成型模具上、下模和步骤(4)制备的纤维预制件之间分别添加步骤(3)制备的铝板，然后合模成型铝板夹持纤维预制件复合体，纤维预制件被夹在两块相对开槽或孔洞的铝板之间并通过预成型模具随铝板一起赋型；(6)针刺或射钉处理：开启预成型模具，取出步骤(5)得到的赋型后的铝板夹持纤维预制件复合体，通过槽或孔洞对纤维预制件边缘或凸凹部位或关键点位或折角区域进行针刺或射钉处理；(7)拆卸下夹持铝板：用工具拆卸下夹持铝板，即加工出接近产品形状并具有一定自持力、不易分层、不易变形、不易错位的无胶纤维预制件。所述针刺处理是采用连续纤维穿过空心刺针的针刺技术进行针刺加工，包括以下步骤：将连续纤维穿过空心刺针并固定或夹住连续纤维线头，空心刺针带着连续纤维刺入纤维预制件，使空心刺针带入的连续纤维留在纤维预制件厚度方向，然后空心刺针针尖往上抬起移出纤维预制件，水平推动针尖移动一个针距的距离，压脚板以一定的压力压住新形成的线迹，重复上述动作，将连续纤维固定在纤维预制件上，固定在纤维预制件中的连续纤维轴线与纤维预制件的表面呈90°和/或小于90°；所述射钉处理采用热固型连续纤维增强拉挤复合材料棒。所述针刺或射钉处理，是在槽或孔洞中进行，所述射钉为拉挤成型纤维复合材料并短切成所需长度，一般地，射钉长度为预制体的厚度，通过专用手持式射钉枪，利用高压气体将射钉打入纤维预制件层间。所述纤维预型件夹在两块相对开槽或孔洞的铝板之间，通过开槽或孔洞进行针刺或射钉处理，以加强纤维层间连接，以防止纤维层间滑移或压制时的错位。用工具拆卸下夹持铝板，即加工出接近产品形状并具有一定自持力、不易分层、不易变形、不易错位的无胶纤维预制件。该无胶纤维预制件通过机械臂或专用工装移至模腔内，在模腔内对纤维预制件进行树脂渗透处理，所述模腔注入树脂需要进行计量处理，然后合模，加压，升温至120～200℃，保压时间15～60min，最后降温取件。取下来的铝板经过压实处理后，可重复使用，所述铝板可用不粘膜和热塑板代替，采用热塑板时，预成型模具应具备加热功能。所述不粘膜和赋型热塑板可重复使用。所述无胶纤维预制件适用于模外注胶系统或淋胶系统或喷胶系统，也可以用于模内注胶系统。所述无胶纤维预制件适用于湿法模压工艺或RTM工艺或袋压工艺。利用所述无胶纤维预制件可制备多孔材料或功能材料。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供一种无胶纤维预制体制备方法，从纤维材料制备纤维预制件的过程中没有用定型剂或胶粘剂，得到接近于产品形状且具有一定的自承力及自支撑结构的纤维预制体，纤维层间不会滑移，不易分层，不易变形、不易错位，形状保持完整。采用无胶纤维预制件制备复合材料具有以下优点：一是可以保证产品快速成型，将多件预制体堆叠，用预型模具夹持，备用，大大缩短了热压成型准备时间。二是能够提供高质量的产品，三是可以提升产品的合格率。总之，缩短了产品的制备周期，有利于批量化生产，以满足标准化、低成本、快速生产的需求。附图说明：图1是本专利技术实施例无胶纤维预制件边缘针刺区域与定位点结构示意图；图2是开槽和\或孔铝板的结构示意图；图3是成型无胶纤维预制件在模具上及其针刺区域示意图；图4针刺连接纤维层间示意图；其中，100、按2D展开图裁切好的碳纤维布，200、碳纤维布上的定位点A和B，300、301碳纤维布边缘针刺区域，210、铝板对应碳纤维布上的定位点A和B处开的孔洞，302、折角处的针刺区域，310，320、铝板边缘处开的槽，330、铝板对应碳纤维布需要折角处开的槽，400、铝板或铝合金板，500、成型无胶纤维预制件，600、下模具。具体实施方式：以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例1：按以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无胶纤维预制体制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n按照产品铺层设计做产品的每层2D展开图，然后按照产品每层的2D展开图裁切碳纤维布或纤维毡，按照裁切好碳纤维布或纤维毡覆盖的区域形状，制作两块相对开槽或孔洞的铝板，在铝板边缘区域、对应碳纤维布或纤维毡需要折角或针刺或射钉的区域或定位点处开槽或孔洞；在预成型模具上铺设裁切好的纤维布或纤维毡，压实处理，得到纤维预制件；/n在预成型模具上、下模和纤维预制件之间分别添加制备的铝板，然后合模成型铝板夹持纤维预制件复合体，纤维预制件被夹在两块相对开槽或孔洞的铝板之间并通过预成型模具随铝板一起赋型，取出赋型后的铝板夹持纤维预制件复合体，通过槽或孔洞对纤维预制件边缘或凸凹部位或关键点位或折角区域进行针刺或射钉处理；拆卸铝板，得到纤维预制件。/n

【技术特征摘要】
1.一种无胶纤维预制体制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
按照产品铺层设计做产品的每层2D展开图，然后按照产品每层的2D展开图裁切碳纤维布或纤维毡，按照裁切好碳纤维布或纤维毡覆盖的区域形状，制作两块相对开槽或孔洞的铝板，在铝板边缘区域、对应碳纤维布或纤维毡需要折角或针刺或射钉的区域或定位点处开槽或孔洞；在预成型模具上铺设裁切好的纤维布或纤维毡，压实处理，得到纤维预制件；
在预成型模具上、下模和纤维预制件之间分别添加制备的铝板，然后合模成型铝板夹持纤维预制件复合体，纤维预制件被夹在两块相对开槽或孔洞的铝板之间并通过预成型模具随铝板一起赋型，取出赋型后的铝板夹持纤维预制件复合体，通过槽或孔洞对纤维预制件边缘或凸凹部位或关键点位或折角区域进行针刺或射钉处理；拆卸铝板，得到纤维预制件。


2.根据权利要求1所述的无胶纤维预制体制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照产品铺层设计所定义的角度、厚度、铺层顺序参数，产品每层做3D图的2D展开图；
(2)按照产品每层的2D展开图裁切好碳纤维布或纤维毡；
(3)按照裁切好碳纤维布或纤维毡覆盖的区域形状，制作两块1-1.2mm厚的相对开槽或孔洞的铝板，在铝板距离边缘5-6mm区域内开槽，并保持铝板边缘完整，在铝板对应碳纤维布或纤维毡需要折角区域开槽，在铝板对应碳纤维布或纤维毡上的定位点处开一定直径的孔洞，在铝板对应碳纤维布或纤维毡需要针刺或射钉的区域开挖出一定形状的槽或孔洞；
(4)在预成型模具上一层一层地铺设裁切好的纤维布或纤维毡，每铺设4～20层碳纤维布或纤维毡，进行一次压实处理，直至铺设完所有碳纤维布或纤维毡，再进行一次纤维预制件整体压实并保持一定时间得到纤维预制件；所述预成型模具包括上模和下模，采用硬质金属制备；
(5)在预成型模具上、下模和步骤(4)制备的纤维预制件之间分别添加步骤(3)制备的铝板，然后合模成型铝板夹持纤维预制件复合体，纤维预制件被夹在两块相对开槽或孔洞的铝板之间并通过预成型模具随铝板一起赋型；
(6)开启预成型模具，取出步骤(5)得到的赋型后的铝板夹持纤维预制件复合体，通过槽或孔洞对纤维预制件边缘或凸凹部位或关键点位或折角区域进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨朝坤，朱增余，罗国伟，杨万庆，李能文，叶国锐，
申请(专利权)人：广东亚太新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44