一种碳纤维板成型模具及成型方法与流程

本发明属于碳纤维板成型技术领域，更具体地说，是涉及一种碳纤维板成型模具及成型方法。

背景技术：

碳纤维板是将同一方向排列的碳素纤维使用树脂浸润硬化形成碳纤维板材。现有的模具通常采用硬质材料与碳纤维板刚性接触，在成型过程中容易使碳纤维板与模具之间不能充分接触，从而使碳纤维板产生气泡，影响产品质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种碳纤维板成型模具及成型方法，旨在解决现有技术中模具与碳纤维板不能充分接触从而影响产品质量的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种碳纤维板成型模具，包括：

上模；

下模；以及

柔性层，设于所述上模的下表面，所述柔性层与所述下模配合对碳纤维板挤压成型，所述柔性层形成用于容纳流动性介质的容纳腔。

作为本申请另一实施例，所述碳纤维板成型模具还包括加热器，所述加热器用于对填充于所述容纳腔中的介质进行加热。

作为本申请另一实施例，所述柔性层上开设有与所述容纳腔连通的流通口，所述流通口用于流通介质。

作为本申请另一实施例，所述流通口设于所述柔性层底部，并通过密封塞封堵。

作为本申请另一实施例，所述流通口设于所述柔性层顶部，所述上模开设有与所述流通口连通的流通通道，所述流通通道的外端口通过密封塞封堵。

作为本申请另一实施例，所述柔性层内设有空腔，所述空腔形成所述容纳腔。

作为本申请另一实施例，所述柔性层顶部开设有凹槽，所述凹槽与所述上模的底面围合形成所述容纳腔。

作为本申请另一实施例，所述上模设有温度传感器，所述温度传感器用于检测介质的温度。

作为本申请另一实施例，所述下模设有加热组件，所述加热组件用于对所述下模加热。

本发明提供的碳纤维板成型模具的有益效果在于：与现有技术相比，本发明将上模与碳纤维板的接触面由刚性改为柔性，柔性层内在对碳纤维板挤压过程中随下模的形状改变，同时流动性介质随柔性层的变化在容纳腔内流动，使上模与碳纤维板紧密贴合，进而达到充分接触的效果，减少了上模与碳纤维板之间产生的气泡，提高了产品的合格率。

本发明还提供一种碳纤维板成型方法，包括以下步骤：

在上模、柔性层和下模上分别涂抹脱模蜡，以形成脱模蜡层，在所述脱模蜡层上涂抹环氧树脂胶；

使柔性层中充有一定量的流动性介质；

将碳纤维布放置于所述下模的成型面上，并使所述碳纤维布紧密贴合于所述下模的成型面；

所述上模和所述下模形成模具单元，对所述模具单元进行加热；

使所述上模和所述下模贴合固定，从而使所述环氧树脂胶固化，获得碳纤维板材。

本发明提供的碳纤维板成型方法与上述碳纤维板成型模具的有益效果类似，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的碳纤维成型模具的结构示意图；

图2为图1中a的局部放大图；

图3为本发明实施例二提供的碳纤维成型模具的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的碳纤维成型模具与保温罩的结构示意图。

图中：1、温度传感器；2、碳纤维板；3、柔性层；4、导向螺栓；5、底座；6、下模；7、加热器；8、上座；9、上模；10、密封塞；11、容纳腔；12、支柱；13、压力杆；14、加热组件；15、密封件；16、第一保温层；17、第二保温层；18、保温罩；1801、罩体；1802、底板。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的一种碳纤维板成型模具进行说明。一种碳纤维板成型模具，包括上模9、下模6和柔性层3；柔性层3设于上模9的下表面，柔性层3与下模6配合对碳纤维板2挤压成型，柔性层3形成用于容纳流动性介质的容纳腔11。

本发明提供的碳纤维板成型模具，与现有技术相比，本发明碳纤维板成型模具在上模9的下表面设置柔性层3，将上模9与碳纤维板2的接触面由刚性改为柔性，在上模9与下模6对碳纤维板2挤压成型时，柔性层3在对碳纤维板2挤压过程中随下模6的形状改变，同时流动性介质随柔性层3的变化在容纳腔11内流动，使上模9与碳纤维板2紧密贴合，进而达到充分接触的效果，减少碳纤维板2与柔性层3之间的气泡，提高了产品的合格率。

具体的，介质为气体或液体等具有流动性的物质，例如氮气、甘油等，也可以为加热后具有流动性的物质，例如黄油，黄油常温下为固态，加热后为液态，具有流动性。

具体的，柔性层3与上模9粘接，粘接方式没有外露的连接部分，不仅连接可靠性好，也不会影响柔性层3下表面的平整性。

作为本发明提供的碳纤维板成型模具的一种具体实施方式，请参阅图1，碳纤维板成型模具还包括加热器7，加热器7用于对填充于容纳腔11中的介质进行加热。

通过加热器7对介质加热，当介质达到预设温度后再使压力杆13对上模9施加压力，上模9与下模6配合，在一定温度下对碳纤维板2挤压成型。在对碳纤维板2加热时同步完成挤压成型，避免了先对碳纤维板2加热后再将碳纤维板2转移至模具上进行挤压成型造成热量损失，从而影响产品质量的问题。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，柔性层3上开设有与容纳腔11连通的流通口，流通口用于流通介质。

通过流通口向容纳腔11内注入介质，使介质充分填充于容纳腔11内。同时能够根据介质的损失向容纳腔11内补充介质。当介质失效需要更换时，也可以对介质进行更换，避免拆卸柔性层3而破坏柔性层3与上模9之间的密封性。

优选的，可以采用注射器通过流通口向容纳腔11内注入介质，方便简洁。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，流通口设于柔性层3底部，并通过密封塞10封堵。

将流通口设于柔性层3底部，通过注射器或其他加注组件向容纳腔11内注入介质，然后通过密封塞10进行封堵。当需要更换介质时，打开密封塞10，介质沿流通口向外流出，操作方便。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2，流通口设于柔性层3顶部，上模9开设有与流通口连通的流通通道，流通通道的外端口通过密封塞10封堵。

将流通口设于柔性层3顶部，可以通过流通通道直接向容纳腔11内注入介质，然后通过密封塞10封堵。当需要更换介质时，通过注射器或其他抽取组件对接于流通通道将原有的介质取出，然后加入新的介质。将流通流设置在顶部，放置介质在流动状态下溢出容纳腔11，提高了密封性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，柔性层3形内设有空腔，空腔形成容纳腔11。

柔性层3内设有密闭的空腔，空腔形成了容纳腔11，然后将柔性层3与上模9连接，由于容纳腔11为密闭结构，整体的密封性良好，避免介质在流动状态下向外泄露。同时，方便将柔性层3与上模9连接。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，柔性层3顶部开设有凹槽，凹槽与上模9的底面围合形成容纳腔11。

柔性层3顶部具有凹槽，然后将柔性层3与上模9连接，凹槽与上模9的底面围合形成容纳腔11。采用此种结构，节约了柔性层3的材料，同时在上模9对碳纤维板2进行挤压时，上模9直接对介质产生压力，介质在容纳腔11内受力更加充分，流动性更强，有利于使柔性层3与碳纤维板2充分接触。

进一步，柔性层3与上模9的连接处设有密封件15。

在柔性层3与上模9的连接处设置密封件15，提高柔性层3与上模9的密封性，避免介质向外泄露。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，上模9设有温度传感器1，温度传感器1用于检测介质的温度。

在上模9上设置温度传感器1对介质的温度进行测量，从而便于控制对碳纤维板2的加热温度，避免温度过高或温度不足造成产品质量问题。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，下模6上设有加热组件14，加热组件14用于对下模6加热。

在下模6上设置加热组件14对下模6加热，配合加热器7，使上模9和下模6同时对碳纤维板2进行热传递，碳纤维板2的上下两层受热均匀，使碳纤维板2更利于成型，加快了碳纤维板2的受热速度，以及提升了产品的生产效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，加热组件14为电热丝，电热丝设于下模6内。

电热丝设于下模6内，对下模6进行加热能够使下模6的顶部快速均匀的受热，并将热量传递给碳纤维板2。使碳纤维板2快速均匀受热，提高了碳纤维板2的受热速率。

具体的，下模6内靠近顶面的一侧均匀设有电热丝，电热丝加热时，能够快速传递给顶面，同时使顶面受热均匀。

具体的，下模6上设有温度检测组件，用于检测下模6的温度。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，下模6底部设有第一保温层16，第一保温层16用于对下模6保温。

当加热组件14对下模6进行加热后，下模6受热后向外界进行热传递，使下模6产生的热量损失，降低了下模6的受热速度，同时使下模6周围的温度升高，破坏了工作环境的温度平衡，高温的下模6容易对操作人员造成伤害。在下模6外设置保温层，避免了热量损失，同时避免了高温的下模6对操作人员造成伤害，提高了操作的安全性和工作环境的舒适性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，上模9外设有第二保温层17。

在上模9外设第二保温层17，当加热器7对介质进行加热时，介质对上模9进行热传递，上模9受热向外传动造成热量损失，同时受热后的上模9容易对操作人员造成伤害。在上模9外设置保温层，避免了上模9的热量损失，减低了加热器7的工作量，使碳纤维板2能够快速受热，同时是上模9外侧温度恒定，避免烫伤操作人员。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，柔性层3为橡胶构件或防水布构件。

橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，富有弹性。将柔性层3采用橡胶制成，能够在对碳纤维板2挤压时发生形变，使橡胶与碳纤维板2充分接触，在脱模后能够恢复形变。且橡胶的良好弹性不会对碳纤维板2造成伤害。

防水布具有防水溶性渗透的能力，避免环氧树脂胶浸入，同时防水布为柔性材质，能够在对碳纤维板2挤压时发生形变，使橡胶与碳纤维板2充分接触，在脱模后能够恢复形变。且橡胶的良好弹性不会对碳纤维板2造成伤害。

本发明还提供一种碳纤维板成型单元，请参阅图4，碳纤维板成型单元包括上述任意一项碳纤维板成型模具，还包括设于碳纤维板成型模具之外的保温罩18。

将碳纤维板成型模具放入保温罩18内，避免碳纤维板成型模具受热向外传递造成热量损失，同时受热后的碳纤维板成型模具容易对操作人员造成伤害。将碳纤维板成型模具放入保温罩18内，即避免了热量损失，又提高了安全性。

进一步，保温罩18包括罩体1801和底板1802，罩体1801与底板1802可拆卸连接，便于对碳纤维板成型模具进行取放。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，上模9与上座8连接，上座8上设有压力杆13，下模6通过支柱12与底座5连接，底座5、上模9和上座8通过导向螺栓4固接。当上模9下压时，导向螺栓4对上模9的行程进行限位。

本发明还提供一种碳纤维板成型方法，包括以下步骤：

在上模9、柔性层3和下模6上分别涂抹脱模蜡，以形成脱模蜡层，在脱模蜡层上涂抹环氧树脂胶；

使柔性层3中充有一定量的流动性介质；(一定量的标准需要达到：能使压力经流动性介质充分传递给柔性层3的下表面，容纳腔11的上壁面和下壁面不能接触，同时，还要保证柔性层3的可变形量，保证柔性层3能在压力作用下充分贴合碳纤维布)

将碳纤维布放置于下模6的成型面上，并使碳纤维布紧密贴合于下模6的成型面；

上模9和下模6形成模具单元，对模具单元进行加热；

使上模9和下模6贴合固定，从而使环氧树脂胶固化，获得碳纤维板材。本发明提供的碳纤维板成型模具，与现有技术相比，本发明将上模9与碳纤维板2的接触面由刚性改为柔性，柔性层3在对碳纤维板2挤压过程中随下模6的形状改变，使上模9与碳纤维板2充分接触，减少了上模9与碳纤维板2之间产生的气泡，提高了产品的合格率。

优选的，一种碳纤维板成型方法，具体还包括以下步骤：

在下模6的成型面上涂抹三层脱模蜡，以形成脱模蜡层，涂抹每层脱模蜡之间间隔15分钟，涂抹完最后一层脱模蜡后静置30分钟；

在涂抹完脱模蜡的下模6成型面上均匀涂抹环氧树脂胶；

将碳纤维布放置于下模6的成型面上，并使碳纤维布紧密贴合于下模6的成型面，从而将碳纤维板2与环氧树脂胶之间的气泡排出；

在碳纤维布上涂抹环氧树脂胶，使多层碳纤维布依次粘结；

在柔性层3的挤压面上均匀涂抹一层脱模蜡；

当介质的温度达到50℃时，保持温度恒定，上模9与下模6贴合固定，合模压力为1mpa，并在1mpa保持合模20分钟；

升高加热温度使介质的温度达到135℃-140℃之间，并使温度保持在135℃-140℃之间，同时提高上模9的压力至10mpa，并保持30分钟；

继续升高加热温度使介质的温度达到180℃，并使温度保持在第三预设值30分钟；

停止加热，获得并去除碳纤维板2；

使碳纤维板2在保温箱内180℃保温60分钟，定型后取出碳纤维板2，自然冷却至室温。

环氧树脂胶在50℃时具有较好的黏性，使环氧树脂能够更好的浸透碳纤维板2，排出气泡。压力杆13施加压力1mpa并维持20分钟，使碳纤维板2完成第一阶段的形变。

135°-140℃为环氧树脂粘度-温度关系的拐点，环氧树脂粘度最低，在这个温度附近开始凝胶(即固化)，固化后的环氧树脂胶将碳纤维布粘结。同时提高压力杆13对上模9施加的压力，并维持30分钟，使碳纤维板2完成第二阶段的形变。

环氧树脂胶在180℃时热流率最高，凝胶速度较快，可以在10分钟内凝胶固化，180℃固化后的材料弯曲强度最高。保持压力杆13对上模9施加10mpa的压力，并维持45分钟，使碳纤维板2完成第三阶段的形变。

在碳纤维板2成型后进行保温处理，恒温条件下便于释放成型过程中的残余应力，提高了碳纤维板2的弯曲强度。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。