【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轻质多材料复合构件制备成型，具体涉及一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺。
技术介绍
1、碳纤维增强复合材料是一种由碳纤维和基体材料(通常是树脂)组成的高性能复合材料，以其卓越的强度和刚度以及轻量化特性著称。碳纤维的强度远超钢铁，而其密度却远低于钢铁，这使得cfrp在需要高强度重量比的应用中表现出色。同时，cfrp具有优良的耐腐蚀性和疲劳性能，能够在恶劣环境下保持稳定，并在重复加载下维持结构稳定。该材料广泛应用于航空航天、汽车工业、建筑工程和运动器材等领域，如飞机机身、赛车部件、桥梁加固和高性能运动器材。尽管cfrp的性能卓越，但其生产成本较高，制造工艺复杂，并且在使用和回收过程中需要考虑环境影响和经济性。
2、现有的纤维复合材料的二次注塑成型难以成型，由于碳纤维树脂与二次注塑的塑料，因不能形成绞缠结构结合力不强，同时因为碳纤维膨胀系数低，在此过程中，基本不发生收缩，而塑料会发生收缩，进而造成分层,造成整体强度低，为此我们提出一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，能够在碳纤维复合板材上生成纳米级微孔，在将复合板做模内注塑成型，塑胶在高压下，进入纳米级微孔内，形成物理交叉结合，解决结合强度问题，解决了将碳纤维增强复合材料成型工艺与异质材料连接工艺分离，导致工件多、工序多,耗能高,组装效率低、成本高的难题。
2、本专利技术采取的技术方案具体如下
3、一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，所述注塑成型工艺包括以下步骤：
4、步骤1.碳纤维复合板半成品加工：将碳纤维编织料按层铺放，并在需要成型的区域添加特制的纳米级金属粉，在铺设好碳纤维编织料后，将其上下贴膜，通过真空处理去除气泡，放入高温罐中进行预浸；
5、步骤2.局部加工：使用cnc加工和激光雕刻技术对碳纤维复合板的表面进行精密加工，暴露出金属粉；
6、步骤3.纳米孔处理：在需要成型的区域，采用化学或物理腐蚀方法处理金属粉，生成30nm至3000nm的纳米级微孔；
7、步骤4.注塑成型：将处理过的碳纤维复合板半成品和加强紧固件放入注塑模具内，合模后，将模具加热至注塑所需温度，将塑料材料注入模腔，待模具温度降至适宜水平后，开模取出成型件；
8、步骤5.高温烘烤：将注塑成型的工件送入高温烤箱，设置温度为120℃，烘烤2小时，以去除因注塑产生的内应力；
9、步骤6.成型后处理：从烘烤炉中取出成型件，去除多余的部分，并对溢胶和毛边进行打磨；
10、步骤7.质量检查：对成型件进行全面质量检查，包括尺寸精度、表面质量、结合强度，使用高精度测量工具和无损检测技术确保产品符合技术规格和质量标准；
11、步骤8.表面处理：根据需要，对成型件进行额外的表面处理，包括喷漆、电镀或其他装饰性处理；
12、步骤9.功能测试和验证：对成型件进行功能性测试，包括负载测试、疲劳测试，以验证其在实际使用条件下的性能。
13、在一种优选方案中，所述碳纤维复合板半成品加工还包括选择碳纤维编织料，包括平纹布或斜纹布，将布料切割成所需的尺寸和形状，选择并筛选特制的纳米级金属粉，根据设计需求，将金属粉均匀分布到碳纤维布料的目标区域，在需要增强结合力的区域，将金属粉均匀撒布在碳纤维布料表面，可使用刷子、喷枪或其他均匀涂布工具确保金属粉的均匀分布，在铺设好的碳纤维布料的表面和底部贴上一层薄膜，以防止树脂在后续处理中的泄漏，使用的膜材料通常为耐高温的聚酯膜，将贴膜后的碳纤维复合材料放入真空袋中，使用真空泵抽取空气，去除布料和树脂间的气泡，使布料紧密贴合。
14、在一种优选方案中，所述局部加工还包括使用标记工具在碳纤维复合板上标定加工区域的边界，清洁碳纤维复合板表面，去除任何可能影响加工的污染物或异物，根据需要加工的形状和尺寸，设置cnc机床的加工参数，包括切削速度、进给速率和切削深度，将碳纤维复合板固定在cnc机床的工作台上，启动cnc加工程序，精确切割出所需的加工区域，根据设计要求，设置激光雕刻机的功率、焦距和扫描速度，将碳纤维复合板放置在激光雕刻机的工作台上，并对齐雕刻区域，启动激光雕刻程序，按照预设的图案和深度进行雕刻，使用清洁剂和软布清理加工区域，去除加工过程中产生的灰尘和残留物。
15、在一种优选方案中，所述纳米孔处理还包括根据金属粉的种类选择化学腐蚀剂，将碳纤维复合材料放入腐蚀槽中，设定腐蚀时间，根据所需孔径和材料特性调整时间，腐蚀完成后，使用中和液中和残留的腐蚀剂，用大量的去离子水冲洗碳纤维复合材料，去除所有残余的腐蚀液和反应产物，将清洗后的材料在通风良好的地方自然干燥，或使用干燥设备加速干燥过程，配置离子束刻蚀机，设置合适的刻蚀参数，包括离子束能量、刻蚀速率，将碳纤维复合材料放入刻蚀机中，调整离子束的方向和强度，使其对金属粉进行刻蚀处理，使用等离子体刻蚀设备，选择气体混合物和处理参数，将碳纤维复合材料放入等离子体刻蚀腔体中，启动等离子体处理程序，根据处理进度，调整刻蚀参数，对处理后的碳纤维复合材料进行清洗，以去除任何可能的残留物。
16、在一种优选方案中，所述注塑成型还包括清洁模具,去除可能的杂质和残留物,检查模具的各个部件，包括模具的对中精度、开闭状态、冷却系统,将处理过的碳纤维复合板半成品放入注塑模具的指定位置,根据设计要求，将加强紧固件放置到模具内，以提供必要的机械支撑和固定,根据所用塑料材料的熔融温度，设置模具加热系统的温度,启动模具合模系统，将模具合上，并检查是否有任何异常,将塑料原料放入注塑机的料斗中,通过注塑机的螺杆或其他加热装置，将塑料原料加热至熔融状态,将熔融塑料材料注入模具的模腔中,根据塑料材料的特性和模具的设计，设置冷却时间,在冷却时间结束后，启动模具开模系统，将模具分开,使用夹具或机械手臂取出注塑成型件,对取出的成型件进行外观和尺寸检查。
17、在一种优选方案中，所述高温烘烤还包括在送入高温烤箱之前，对注塑成型的工件进行外观和尺寸检查，将准备好的工件放入高温烤箱内，确保工件之间有足够的间距，关闭烤箱门，启动烘烤程序,在高温作用下，工件内部的分子结构将发生变化，内应力逐渐释放,关闭烤箱门，启动烘烤程序,在高温作用下，工件内部的分子结构将发生变化，内应力逐渐释放,并观察工件是否有异常现象,烘烤结束后，关闭高温烤箱的加热系统，取出烘烤完成的工件,对烘烤后的工件进行详细的检查。
18、在一种优选方案中，所述成型后处理还包括使用刀具或剪刀去除成型件上的明显多余部分，使用磨光机或砂轮机进行粗加工，使用刮刀或小刀去除成型件上溢出的塑料胶,用刀具或剪刀修剪成型件上的毛边,使用中等粗度的砂纸或磨光机进行初步打磨，去除毛边并使表面变得平滑,用细砂纸或抛光垫进行细致打磨。
19、在一种优选方案中，所述质量检查还包括使用卡尺、游标卡尺、高度计对成型件的尺寸进行精本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述注塑成型工艺包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述碳纤维复合板半成品加工还包括选择碳纤维编织料，包括平纹布或斜纹布，将布料切割成所需的尺寸和形状，选择并筛选特制的纳米级金属粉，根据设计需求，将金属粉均匀分布到碳纤维布料的目标区域，在需要增强结合力的区域，将金属粉均匀撒布在碳纤维布料表面，可使用刷子、喷枪或其他均匀涂布工具确保金属粉的均匀分布，在铺设好的碳纤维布料的表面和底部贴上一层薄膜，以防止树脂在后续处理中的泄漏，使用的膜材料通常为耐高温的聚酯膜，将贴膜后的碳纤维复合材料放入真空袋中，使用真空泵抽取空气，去除布料和树脂间的气泡，使布料紧密贴合。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述局部加工还包括使用标记工具在碳纤维复合板上标定加工区域的边界，清洁碳纤维复合板表面，去除任何可能影响加工的污染物或异物，根据需要加工的形状和尺寸，设置CNC机床的加工参数，包括切削速度、进给速率和切削深度，将碳纤
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述纳米孔处理还包括根据金属粉的种类选择化学腐蚀剂，将碳纤维复合材料放入腐蚀槽中，设定腐蚀时间，根据所需孔径和材料特性调整时间，腐蚀完成后，使用中和液中和残留的腐蚀剂，用大量的去离子水冲洗碳纤维复合材料，去除所有残余的腐蚀液和反应产物，将清洗后的材料在通风良好的地方自然干燥，或使用干燥设备加速干燥过程，配置离子束刻蚀机，设置合适的刻蚀参数，包括离子束能量、刻蚀速率，将碳纤维复合材料放入刻蚀机中，调整离子束的方向和强度，使其对金属粉进行刻蚀处理，使用等离子体刻蚀设备，选择气体混合物和处理参数，将碳纤维复合材料放入等离子体刻蚀腔体中，启动等离子体处理程序，根据处理进度，调整刻蚀参数，对处理后的碳纤维复合材料进行清洗，以去除任何可能的残留物。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述注塑成型还包括清洁模具,去除可能的杂质和残留物,检查模具的各个部件，包括模具的对中精度、开闭状态、冷却系统,将处理过的碳纤维复合板半成品放入注塑模具的指定位置,根据设计要求，将加强紧固件放置到模具内，以提供必要的机械支撑和固定,根据所用塑料材料的熔融温度，设置模具加热系统的温度,启动模具合模系统，将模具合上，并检查是否有任何异常,将塑料原料放入注塑机的料斗中,通过注塑机的螺杆或其他加热装置，将塑料原料加热至熔融状态,将熔融塑料材料注入模具的模腔中,根据塑料材料的特性和模具的设计，设置冷却时间,在冷却时间结束后，启动模具开模系统，将模具分开,使用夹具或机械手臂取出注塑成型件,对取出的成型件进行外观和尺寸检查。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述高温烘烤还包括在送入高温烤箱之前，对注塑成型的工件进行外观和尺寸检查，将准备好的工件放入高温烤箱内，确保工件之间有足够的间距，关闭烤箱门，启动烘烤程序,在高温作用下，工件内部的分子结构将发生变化，内应力逐渐释放,关闭烤箱门，内应力逐渐释放,并观察工件是否有异常现象,烘烤结束后，关闭高温烤箱的加热系统，取出烘烤完成的工件,对烘烤后的工件进行详细的检查。
7.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述成型后处理还包括使用刀具或剪刀去除成型件上的明显多余部分，使用磨光机或砂轮机进行粗加工，使用刮刀或小刀去除成型件上溢出的塑料胶,用刀具或剪刀修剪成型件上的毛边,使用中等粗度的砂纸或磨光机进行初步打磨，去除毛边并使表面变得平滑,用细砂纸或抛光垫进行细致打磨。
8.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述质量检查还包括使用卡尺、游标卡尺、高度计对成型件的尺寸进行精确测量,对于复杂形状的成型件，使用三坐标测量机或自动化的在线测量系统进行精确的尺寸检测,使用表面粗糙度测量仪对成型件的表面粗糙度进行检查，通过破坏性实验如拉伸测试、剪切测试或剥离测试来评估成型件中碳纤维与塑料的结合强度。
9.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型...
【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述注塑成型工艺包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述碳纤维复合板半成品加工还包括选择碳纤维编织料，包括平纹布或斜纹布，将布料切割成所需的尺寸和形状，选择并筛选特制的纳米级金属粉，根据设计需求，将金属粉均匀分布到碳纤维布料的目标区域，在需要增强结合力的区域，将金属粉均匀撒布在碳纤维布料表面，可使用刷子、喷枪或其他均匀涂布工具确保金属粉的均匀分布，在铺设好的碳纤维布料的表面和底部贴上一层薄膜，以防止树脂在后续处理中的泄漏，使用的膜材料通常为耐高温的聚酯膜，将贴膜后的碳纤维复合材料放入真空袋中，使用真空泵抽取空气，去除布料和树脂间的气泡，使布料紧密贴合。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述局部加工还包括使用标记工具在碳纤维复合板上标定加工区域的边界，清洁碳纤维复合板表面，去除任何可能影响加工的污染物或异物，根据需要加工的形状和尺寸，设置cnc机床的加工参数，包括切削速度、进给速率和切削深度，将碳纤维复合板固定在cnc机床的工作台上，启动cnc加工程序，精确切割出所需的加工区域，根据设计要求，设置激光雕刻机的功率、焦距和扫描速度，将碳纤维复合板放置在激光雕刻机的工作台上，并对齐雕刻区域，启动激光雕刻程序，按照预设的图案和深度进行雕刻，使用清洁剂和软布清理加工区域，去除加工过程中产生的灰尘和残留物。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述纳米孔处理还包括根据金属粉的种类选择化学腐蚀剂，将碳纤维复合材料放入腐蚀槽中，设定腐蚀时间，根据所需孔径和材料特性调整时间，腐蚀完成后，使用中和液中和残留的腐蚀剂，用大量的去离子水冲洗碳纤维复合材料，去除所有残余的腐蚀液和反应产物，将清洗后的材料在通风良好的地方自然干燥，或使用干燥设备加速干燥过程，配置离子束刻蚀机，设置合适的刻蚀参数，包括离子束能量、刻蚀速率，将碳纤维复合材料放入刻蚀机中，调整离子束的方向和强度，使其对金属粉进行刻蚀处理，使用等离子体刻蚀设备，选择气体混合物和处理参数，将碳纤维复合材料放入等离子体刻蚀腔体中，启动等离子体处理程序，根据处理进度，调整刻蚀参数，对处理后的碳纤维复合材料进行清洗，以去除任何可能的残留物。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料上直接二次注塑成型工艺，其特征在于：所述注塑成型还包括清洁模具,去除可能的杂质和残留物,检查模具的各个部件，包括模具的对中精度、开闭状态、冷却系统,将处理过的碳纤维复合板半成品放入注塑模具的指定位置,根据设计要求，将加强紧固件放置到模具内，以提供必要的机械支撑和固定,根据所用塑料材料的熔融温度，设置模具加热系统的温度,启动模具合模系统，将模具合上，并检查是否有任何异...
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