一种针状复合材料嵌套式拉挤成型模具的制作方法

1.本技术涉及一种针状复合材料技术领域，尤其涉及一种针状复合材料嵌套式拉挤成型模具。


背景技术：

2.拉挤成型工艺由于其效率高、成本低、原材料损耗低、质量一致性高等优势，广泛应用于等截面复合材料的规模化连续生产中，现有技术中的拉挤成型模具通常根据产品的截面形状设计为分体式结构，各个分体式结构采用金属材料机械加工而成，组合后形成与复合材料产品截面形状相匹配的腔体，分体式拉挤模具在相互扣合时不可避免的会留有缝隙，而这些缝隙恰恰会导致成型的产品出现飞边或者富树脂的现象，拉挤出来的产品沿长度方向难以确保全部达到理论尺寸，并且缝隙还会堆积树脂，这些树脂固化后会导致模具内腔的粗糙度增加，对于直径尺寸小于6mm的针状复合材料来说，成型过程极易发生断裂，在拉挤工艺过程中，复合材料出现断裂，势必对分拆模具后进行清理，由于模具处于高温状态，需要降温后方可进行清理操作，耽误大量的生产时间，另外清理过程中将采用丙酮、酒精或异丙醇等溶剂，溶剂及其后续危险化学品处理的费用也是一笔开销；采用分体式拉挤模具，针对不同直径的针状复合材料必须制备相应的模具，模具与产品一一对应，无法通用，额外增加模具投入成本；分体式拉挤模具通常采用加热板进行加热，模具加热效率及温度均匀性难以保证，另外温度也难以控制，容易出现温度过冲的现象，对拉挤复合材料成型质量控制带来影响，本技术提出一种针状复合材料嵌套式拉挤成型模具。


技术实现要素：

3.本技术的目的是针对以上问题，提供一种针状复合材料嵌套式拉挤成型模具。
4.第一方面，本技术提供一种针状复合材料嵌套式拉挤成型模具，包括模具主体，所述模具主体内设有顶部开口的容纳空腔；所述模具主体还设有沿水平方向贯穿所述容纳空腔的模具通道；芯模组件，所述芯模组件安装于所述模具通道内，所述芯模组件具有拉挤通道，所述拉挤通道为浸润树脂的纤维丝束提供成型空间；加热组件，所述加热组件安装于所述容纳空腔内部，所述加热组件用于对所述成型空间加热，以使浸润纤维丝束的树脂固化，形成针状复合材料成品。
5.根据本技术实施例所提供的技术方案，所述芯模组件包括至少两个互相嵌套的嵌套芯模，相邻两个所述嵌套芯模中，内侧嵌套芯模外径与外侧嵌套芯模内径差值为0.2mm-0.4mm，且相邻的两个所述嵌套芯模之间可拆卸组装。
6.根据本技术实施例所提供的技术方案，所述拉挤通道的一端为圆口形状，另一端为喇叭口形状。
7.根据本技术实施例所提供的技术方案，所述芯模组件的一端自所述模具通道伸出并外凸形成限位部；所述限位部抵接在所述模具主体的外壁，且与所述拉挤通道的进口端同侧设置。
8.根据本技术实施例所提供的技术方案，所述加热组件包括填充在所述容纳腔体内部的导热液体，以及用于对所述导热液体加热的加热电阻。
9.根据本技术实施例所提供的技术方案，所述模具主体四周包裹有隔热套。
10.根据本技术实施例所提供的技术方案，所述模具主体至少具有两个所述模具通道。
11.根据本技术实施例所提供的技术方案，最内层所述嵌套芯模的壁厚大于0.2mm，其余所述嵌套芯模的壁厚大于0.8mm。
12.根据本技术实施例所提供的技术方案，所述嵌套芯模采用不同规格的不锈钢毛细管。
13.第二方面，本技术提供一种上述针状复合材料嵌套式拉挤成型模具的使用方法，具体步骤如下：
14.选择与所述针状复合材料直径相匹配的嵌套芯模作为最内侧的嵌套芯模；
15.在最内侧嵌套芯模外部套入尺寸匹配的嵌套芯模；
16.当最外侧的嵌套芯模的外径小于模具通道内径0.2mm-0.4mm时，停止嵌套；
17.将组合好的芯模组件由针状复合材料的入口套入到模具通道内部；
18.将纤维丝束的一端由所述拉挤通道的进口端拉至出口端；
19.在模具主体内部倒入导热液体，使用加热电阻加热导热液体的方式对成型空间加热到工艺所需温度，并利用温控系统加温以及保温控制；
20.将位于所述拉挤通道进口端外部的纤维丝束在树脂浸胶槽内部浸润树脂；
21.由牵引机自所述拉挤通道的出口端持续拉动纤维丝束，使浸润树脂的纤维丝束在成型空间内持续进行固化从而形成针状复合材料成品；
22.完成生产后，在出口端截断针状复合材料，在入口端截断浸润树脂的纤维丝束，可将最内侧的嵌套芯模直接取出，无需清洗；
23.若需更换产品规格，将最内侧的嵌套芯模退出，换上与针状复合材料直径尺寸相匹配的嵌套芯模；
24.在对最内侧嵌套芯模的取出及安装时，整个模具不需要降温，可以直接进行更换，并且最内侧的嵌套芯模能够快速达到成型所需的工艺温度；
25.在生产过程中，若出现纤维断裂的情况，可直接对最内侧的嵌套芯模更换。
26.与现有技术相比，本技术的有益效果：本技术通过在模具主体内设置有顶部开口的容纳空腔，以及沿水平方向贯穿所述容纳空腔的模具通道，在容纳空腔内部安装有加热组件，模具通道内放置有芯模组件，芯模组件内部具有拉挤通道，拉挤通道具有用于浸润树脂的纤维丝束成型固化的成型空间，在使用时，启动加热组件，对成型空间内部进行加热，直至成型空间内部的温度达到工艺所述温度，将浸润树脂的纤维丝束引入到拉挤通道内部的成型空间中，使浸润纤维丝束的树脂能够固化形成针状复合材料成品，最终成型的针状复合材料成品的截面尺寸与拉挤通道的内径尺寸一致；本技术采用一体式的拉挤通道，在拉挤针状复合材料时不会出现飞边或者富树脂的现象，并且拉挤出来的产品在沿长度方向的尺寸能够保持一致，均可达到理论的尺寸，同时还避免了树脂堆积，不会增加拉挤通道内的粗糙度，对于要求直径小于6mm的针状复合材料来说，在拉出的过程中不会发生断裂的情况，本技术所采用的嵌套芯模，能够满足多种规格针状复合材料拉挤成型，具有通用性，减
少模具投入成本；嵌套芯模采用不锈钢毛细管，成本低，完成成型工艺后，不必重复清洗，可以直接更换；相对于传统拉挤模具，降低模具清理人工成本，并减少溶剂及其后续危险化学品处理的费用；嵌套芯模便于拆卸、安装及固定，其热容小，生产过程的拆卸不必降温，安装完成后，最内侧嵌套芯模能快速达到成型温度，减少生产工时损耗。
附图说明
27.图1为本技术实施例提供的一种针状复合材料嵌套拉挤成型模具结构示意图。
28.图中所述文字标注表示为：
29.1、模具主体；2、模具通道；3、隔热套；4、导热液体；5、加热电阻；6、芯模组件。
具体实施方式
30.为了使本领域技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本技术的保护范围有任何的限制作用。
31.实施例1
32.请参考图1，本实施例提供一种针状复合材料嵌套式拉挤成型模具，包括：
33.模具主体1，所述模具主体1内设有顶部开口的容纳空腔；所述模具主体还设有沿水平方向贯穿所述容纳空腔的模具通道；
34.芯模组件6，所述芯模组件6安装于所述模具通道2内，所述芯模组件6具有拉挤通道，所述拉挤通道为浸润树脂的纤维丝束提供成型空间；
35.加热组件，所述加热组件安装于所述容纳空腔内部，所述加热组件用于对所述成型空间加热，以使浸润纤维丝束的树脂固化，形成针状复合材料成品。
36.具体的，在本实施例中，所述模具主体1内设置有容纳空腔，所述容纳空腔包括顶部开口的箱体结构，所述箱体的相对侧面上分别设有两个圆形孔，还包括中空圆柱体，所述中空圆柱体两端的圆孔与所述箱体的圆孔固定连接，共同形成所述容纳空腔，在所述模具主体1内还设置有沿水平方向贯穿于所述容纳空腔的模具通道2，所述模具通道2为中空圆柱形结构，所述模具通道2两端与所述模具主体1两端的外表面齐平，所述模具主体1与所述模具通道2形成一个整体的结构；芯模组件6，所述芯模组件6放置在所述模具通道2内部，所述芯模组件6内具有拉挤通道，所述拉挤通道为已经浸润过树脂的纤维丝束提供成型的空间，在所述容纳空腔内部安装有加热组件，所述加热组件用于对位于所述成型空间进行加热，使位于成型空间内部浸润树脂的纤维丝束加热，使浸润纤维丝束的树脂固化形成针状复合材料成品。
37.在使用过程中，选择内径与针状复合材料的直径相匹配的芯模组件，将所述芯模组件由针状复合材料的入口方向套入模具通道，打开加热组件对成型空间进行加热直至达到工艺温度，将浸润过树脂的纤维丝束由芯模组件入口端的拉挤通道引入，从拉挤通道的出口端引出，使位于成型空间内部浸润过树脂的纤维丝束固化成型，形成针状复合材料成品。
38.本技术提供的可实现产品直接从芯模组件具有的拉挤通道内部拉出，该拉挤通道为一个整体，不存在分体式拉挤模具在合模面产生的缝隙，不会出现因缝隙的存在而产生
树脂堆积的现象，不会导致产品断裂，不会导致针状复合材料沿长度方向出现飞边、富树脂的现象而影响产品的外观，在产品成型之后能够保证产品沿长度方向均可以达到理论尺寸，使用加热组件对成型空间进行加热，使成型空间内部的树脂固化，形成针状复合材料的成品。
39.进一步的，所述芯模组件6包括至少两个互相嵌套的嵌套芯模，相邻两个所述嵌套芯模中，内侧嵌套芯模外径与外侧嵌套芯模内径差值为0.2mm-0.4mm，且相邻的两个所述嵌套芯模之间可拆卸组装。
40.具体的，在本实施例中，所述芯模组件6可以包括两个嵌套芯模，也可以包括多个所述嵌套芯模，各个所述嵌套芯模之间进行相互嵌套，且各个相互嵌套的所述嵌套芯模之间可拆卸组装，在完成生产后，在芯模组件6的出口端截断已经完成的针状复合材料，在芯模组件6的入口端截断浸润树脂的纤维丝束，可将芯模组件6直接取出，若需要其他规格的针状复合材料成品，按需重新组合好所需规格的芯模组件6，将组合后的芯模组件6放入模具通道2内部继续使用，可以实现不同尺寸针状复合材料的生产，在对芯模组件6进行更换时，可直接进行更换，更加方便，提高了生产效率，最外侧所述嵌套芯模的外径略小于所述模具通道2的内径，相差0.2mm-0.4mm，一方面能够保证最外侧的所述嵌套芯模能够套入所述模具通道2内部，另一方面还可以有效的保证了传热的效率，确保所述嵌套芯模能够达到工艺要求的温度。
41.进一步的，所述拉挤通道的一端为圆口形状，另一端为喇叭口形状。
42.具体的，在本实施例中，所述拉挤通道具有两端，其中一端设置成喇叭口形状，远离所述喇叭口形状的一端为圆口形状，所述喇叭口一端为进口端，浸润树脂的纤维丝束由所述喇叭口一端进入到所述拉挤通道的内部，从所述拉挤通道的所述圆口一端引出，并通过拉挤设备进行牵引，在拉挤设备进行牵引的过程中，因为拉挤通道的入口端为喇叭口形状，浸润树脂的纤维丝束在进入拉挤通道时，纤维丝束进入拉挤通道时从喇叭口的大口径端进入，一方面能够避免嵌套芯模圆口端与纤维丝束之间摩擦而损伤纤维丝束，另一方面有利于将蓬松状的纤维丝束顺利的送至拉挤通道内，也减少了重新引入纤维丝束进入拉挤通道的工时，能够有效的提高产品生产的效率。
43.进一步的，所述芯模组件6的一端自所述模具通道2伸出并外凸形成限位部；所述限位部抵接在所述模具主体1的外壁，且与所述拉挤通道的进口端同侧设置。
44.具体的，在本实施例中，所述芯模组件6具有两端，其中一端为圆口，另一端从所述模具通道2内部向外沿伸并且向外凸出，形成限位部，所述限位部可以采用喇叭口形状，所述喇叭口形状可以保证芯模组件6固定在所述模具通道2上，在芯模组件6圆口一端向外进行拉挤成品的过程中，芯模组件6不会发生移动，能够更好的保证拉挤的效果。
45.进一步的，所述加热组件包括填充在所述容纳腔体内部的导热液体4，以及用于对导热液体4加热的加热电阻5。
46.具体的，所述导热液体4填充在所述容纳空腔内部，所述导热液体4完全浸没所述模具通道2，所述模具通道2低于所述导热液体4液面20mm-30mm，在此范围内可以达到最好的加热效果，在所述容纳空腔内部放置有可用于对所述导热液体4加热的加热电阻5，在使用时，将模具主体底部的加热电阻5接通电源，即可对导热液体4进行加热，并利用温控系统进行加温和保温控制，采用导热液体4对嵌套芯模进行传热，能够保证嵌套芯模内部受热均
匀，并且模具的加热效率以及温度均匀性能够得到控制，解决了温度过冲的现象，从而不会影响生产出来的产品质量。
47.进一步的，所述模具主体1四周包裹有隔热套3。
48.具体的，所述隔热套3可以采用耐高温的隔热材料进行制作，一方面能够对模具主体1内部的导热液体4起到保温的效果，并且还能够降低能源的损耗，另一方面也可以避免工人在工作的过程中发生烫伤的情况。
49.进一步的，所述模具主体1至少有两个所述模具通道2。
50.具体的，在所述模具主体1上面可以开设一个所述模具通道2，也可以开设多个所述模具通道2，整个模具可以一次成型一个或多个针状复合材料成品，在进行生产过程中，组合好多个所需尺寸的芯模组件6，将组合好的芯模组件6套入多个模具通道2中，将浸润树脂的纤维丝束引入到模具通道2内部，可以实现同时生产多种尺寸的针状复合材料成品，也能够实现大量同一规格针状复合材料的同时生产，提高生产效率。
51.进一步的，最内层所述嵌套芯模的壁厚大于0.2mm，其余所述嵌套芯模的壁厚大于0.8mm。
52.具体的，在本实施例中，最内侧嵌套芯模的极限内径为0.6mm，壁厚大于0.2mm，可保持具有较好的稳定性，不易发生断裂，有利于增加针状复合材料的尺寸规格，其余所述嵌套芯模的壁厚大于0.8mm，有利于更好的保证最内侧的所述嵌套芯模。
53.进一步的，所述嵌套芯模采用不同规格的不锈钢毛细管。
54.具体的，在本实施例中，嵌套芯模采用不锈钢毛细管，不锈钢毛细管为标准货架产品，采购成本低，在完成成型工艺之后，不必重复清洗，也不必进行降温，便可以直接进行更换；相对于传统的拉挤模具，有效的降低了清理模具的人工成本，并且减少了对模具清洗时溶剂及后续危险化学品处理的费用，节省了生产的工时，并且有效的提高了生产的效率。
55.本实施例还提供一种上述针状复合材料嵌套式拉挤成型模具的使用方法，所述方法包括：
56.选择与所述针状复合材料直径相匹配的嵌套芯模作为最内侧的嵌套芯模；
57.在最内侧嵌套芯模外部套入尺寸匹配的嵌套芯模；
58.当最外侧的嵌套芯模的外径小于模具通道内径0.2mm-0.4mm时，停止嵌套；
59.将组合好的芯模组件由针状复合材料的入口套入到模具通道内部；
60.将纤维丝束的一端由所述拉挤通道的进口端拉至出口端；
61.在模具主体内部倒入导热液体，使用加热电阻加热导热液体的方式对成型空间加热到工艺所需温度，并利用温控系统加温以及保温控制；
62.将位于所述拉挤通道进口端外部的纤维丝束在树脂浸胶槽内部浸润树脂；
63.由牵引机自所述拉挤通道的出口端持续拉动纤维丝束，使浸润树脂的纤维丝束在成型空间内持续进行固化从而形成针状复合材料成品；
64.完成生产后，在出口端截断针状复合材料，在入口端截断浸润树脂的纤维丝束，可将最内侧的嵌套芯模直接取出，无需清洗；
65.若需更换产品规格，将最内侧的嵌套芯模退出，换上与针状复合材料直径尺寸相匹配的嵌套芯模；
66.在对最内侧嵌套芯模的取出及安装时，整个模具不需要降温，可以直接进行更换，
并且最内侧的嵌套芯模能够快速达到成型所需的工艺温度；
67.在生产过程中，若出现纤维断裂的情况，可直接对最内侧的嵌套芯模更换。
68.具体的，在本实施例中，选择内径与待成型的针状复合材料的直径相匹配的嵌套芯模相互进行嵌套，最内侧的嵌套芯模的圆口外径小于相邻外侧嵌套芯模圆口内径0.2mm-0.4mm，当最外侧嵌套芯模的外径小于模具通道2内径0.2mm-0.4mm时，停止嵌套，壁厚大于0.2mm，其余嵌套芯模的壁厚大于0.8mm，有利于更好的保护最内侧的嵌套芯模，将嵌套好的嵌套芯模组件6套入到在模具主体1上开设的模具通道2内部，芯模组件6内具有拉挤通道，拉挤通道的一端为圆口形状，另一端为喇叭口形状，将纤维丝束由喇叭口一端进入到拉挤通道2内部，从拉挤通道2的出口端引出，在模具主体1内部倒入导热液体，使用加热电阻5对导热液体4进行加热，直至成型空间内部的温度达到工艺所需温度，并利用温控系统对成型空间进行加温以及进行保温控制，使成型空间内部的温度保持在工艺所需温度，将位于所述拉挤通道进口端外部的纤维丝束使用树脂浸润，由牵引机继续拉动所述拉挤通道出口端的纤维丝束，使浸润树脂的纤维丝束进入到成型空间内部，使树脂固化，从而形成针状复合材料成品，使用牵引设备进行牵引，牵引出的针状复合材料的截面尺寸与嵌套芯模内径的尺寸一样，随着拉挤设备对针状复合材料的不断牵引，实现规模化连续生产，在完成生产之后，将位于出口端的针状复合材料成品截断，在入口处将浸润树脂的纤维丝束截断，便可以将位于最内侧的嵌套芯模取出，若需要生产不同规格的针状复合材料，直接将最内侧的嵌套芯模取出，换上与拟生产针状复合材料尺寸相匹配的嵌套芯模，在对最内侧嵌套芯模进行取出或者安装时，不需要对整个模具进行降温，可以直接对其进行更换，在更换之后，最内侧的嵌套芯模能够快速的达到针状复合材料成型时所需要的工艺温度，提高了生产效率。
69.实施例2
70.本实施例是在实施例1提供基础之上的使用方法，所述方法包括：
71.当正在进行规模化连续生产某一直径的针状复合材料时，需要成型另一直径的针状复合材料，首先将最内侧的嵌套芯模取出，选择与拟生产针状复合材料的直径相匹配的嵌套芯模安装在模具通孔2上，该种工序可使得在前一种规格的针状复合材料正在进行规模化连续生产时，纤维丝束将完成离线穿入与新规格针状复合材料直径尺寸相匹配最内侧的嵌套芯模，减少了在线穿丝的工时；最内侧嵌套芯模的取出及安装，整个模具不必降温，可直接取出，在安装上新的模具之后，最内侧的嵌套芯模能够快速达到工艺所需的温度，快速投入新规格产品的生产。
72.实施例3
73.本实施例提供是在实施例2基础之上的使用方法，所述方法包括：
74.当在生产过程中如若出现纤维丝束断裂的情况，生产中断，可将最内侧嵌套芯模直接取出，不必对该嵌套芯模进行清理，直接更换同尺寸的嵌套芯模放入到模具通孔2内部，可继续进行生产。
75.实施例4
76.本实施例提供是在实施例3基础之上的使用方法，所述方法包括：
77.当需要同时生产不同规格的针状复合材料时，可在模具主体上开设多个模具通道2，能够实现对不同规格针状复合材料的同时生产，也能够实现大量同一规格针状复合材料
的同时生产，该模具主体具有通用性，能够减少模具的投入成本。
78.本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本技术的保护范围。