一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板零件成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維金屬層板的成形方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板零件成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維金屬層板是一種由高強(qiáng)度鋁合金薄板與纖維預(yù)浸料相互交替鋪層，經(jīng)一定固化工藝成形后得到的超混雜結(jié)構(gòu)材料。與單一鋁合金板材相比，纖維金屬層板具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、良好的導(dǎo)電性、優(yōu)良的抗沖擊和損傷容限性能；而且還可通過(guò)改變層板中鋁合金層和復(fù)合材料層的鋪層厚度、鋪層數(shù)量及纖維的方向來(lái)最大限度地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0003]纖維金屬層板各層之間性能差異較大，且纖維的變形能力有限，使得采用常規(guī)金屬板材成形方法難于成形層板零件；其中纖維金屬層板的界面分層是層板成形過(guò)程中最容易出現(xiàn)的缺陷，且難于克服。界面分層是由于纖維樹(shù)脂層與鋁合金板材二者之間的韌性、硬度、彎曲強(qiáng)度等力學(xué)性能差別較大，在變形過(guò)程中當(dāng)界面的剪切應(yīng)力增加，將出現(xiàn)層與層之間的開(kāi)膠或脫層。層板的界面分層問(wèn)題已成為制約纖維金屬層板塑性成形方法的“瓶頸”問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板零件成形方法，以解決成形過(guò)程中鋁合金板材與纖維熱塑性樹(shù)脂層間的分層問(wèn)題。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板零件成形方法，包括如下步驟:
[0007](I)將纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板放置于凹模與凸模之間；
[0008](2)鋁合金層加熱，加熱纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板中的鋁合金層至纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂熔化溫度并保溫一定時(shí)間；
[0009](3)合模保壓，合模后保持一定的壓力，并持續(xù)一定時(shí)間；
[0010](4)脫模冷卻。
[0011]進(jìn)一步的，在執(zhí)行所述步驟(2)之前，將壓邊圈及凸模分別接觸纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板，然后采用加熱棒對(duì)模具以及纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板整體加熱至纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂軟化溫度并保溫一定時(shí)間，。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中，使壓邊圈和凸模均不接觸纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板，然后采用電加熱的方式加熱纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板中的鋁合金層，且可通過(guò)熱電偶或紅外測(cè)溫儀實(shí)時(shí)測(cè)量鋁合金層的溫度，根據(jù)檢測(cè)到的溫度調(diào)整電源的輸出電流。
[0013]進(jìn)一步的，所述纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂的厚度為0.1mm?0.5mm。
[0014]進(jìn)一步的，所述纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂的增強(qiáng)體為碳纖維或玻璃纖維；所述纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂的基體為聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚苯酰亞胺或聚醚酮酮中的一種。
[0015]進(jìn)一步的，所述纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂的增強(qiáng)體為單向纖維、平紋織物、斜紋織物或緞紋織物中的一種。
[0016]進(jìn)一步的，所述鋁合金層由2K系或6K系鋁合金板材或鋁鋰合金板材制成，其厚度為 0.1mm ?0.5mmο
[0017]進(jìn)一步的，所述步驟(2)中加熱鋁合金層290°C?350°C，保溫時(shí)間為Imin?3min0
[0018]進(jìn)一步的，所述步驟(3)中所述壓力為0.1MPa?0.5MPa，保持該壓力的時(shí)間為5min ?15min0
[0019]進(jìn)一步的，加熱模具整體至200°C?250°C，保溫時(shí)間為15min?25min。
[0020]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過(guò)鋁合金電流自阻加熱熔化纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂，并對(duì)成形后的零件進(jìn)行保壓固化，解決了成形過(guò)程中鋁合金層與纖維熱塑性樹(shù)脂層間的分層問(wèn)題；通過(guò)在熔化纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂之前對(duì)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂進(jìn)行軟化，提高纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂層的變形能力；同時(shí)，由于鋁合金溫度升高后強(qiáng)度降低，塑性變形能力提高，彈性模量降低，有利于降低成形后層板零件的回彈，提高零件尺寸精度。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是對(duì)鋁合金層進(jìn)行加熱的過(guò)程示意圖；
[0022]圖2是纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板零件成形用模具的合模過(guò)程示意圖；
[0023]圖3是纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板零件在一定壓力下固化過(guò)程示意圖；
[0024]圖4是開(kāi)模過(guò)程示意圖；
[0025]圖5是對(duì)模具以及纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板整體加熱過(guò)程示意圖。
[0026]圖中:1、凸模；2、壓邊圈；3、加熱棒；4、支架；5、凹模；6、電源；7、纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0028]本實(shí)施例中所用的纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板7采用2/1結(jié)構(gòu)，其厚度約為Imm ;其中鋁合金材料為2024-T3，厚度約為0.4mm ;纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂的基體為聚苯硫醚，增強(qiáng)體為碳纖維T300，其纖維鋪層方式為編織，即為平紋織物、斜紋織物或緞紋織物中的任一種，纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂的厚度約為0.2mm。
[0029]—種纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板零件成形方法，具體包括如下步驟:如圖1所示，將纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板7放置于凹模5與凸模I之間，利用支架4將纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板7托起；接通電源6，電源6與纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板7形成電流回路，進(jìn)而通過(guò)鋁合金電流自阻加熱對(duì)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板7中的鋁合金層加熱，并在加熱過(guò)程中通過(guò)熱電偶或紅外測(cè)溫儀實(shí)時(shí)測(cè)量鋁合金層的溫度，根據(jù)檢測(cè)到的溫度調(diào)整電源的輸出電流；當(dāng)鋁合金層溫度達(dá)到熱塑性樹(shù)脂熔化溫度290°C -350°C后，保溫2分鐘，使纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂熔化；如圖2所示，向下移動(dòng)支架4，使纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂鋁合金層板7置于凹模5上，向下移動(dòng)壓邊圈2及凸模1，使壓邊圈2及凸模I分