一种用于高性能热塑性复合材料共固结注塑工艺的研究方法和装置与流程-凯发k8娱乐

本发明涉及高性能热塑性复合材料成型制造技术、注塑工艺相关领域，具体涉及用于高性能热塑性复合材料的共固结注塑成型工艺的研究方法和装置。

背景技术：

1、高性能热塑性复合材料在航空航天制件的应用一直是研究热点，高性能热塑性复合材料成型过程中不需要经历化学反应，因而不需要经历漫长的等待树脂化学反应进行完全的时间，使用注塑成型工艺即可实现产品的快速制造，达到“分钟级”的生产效率。

2、热塑性复合材料共固结注塑成型是以连续纤维增强热塑性复合材料为加强结构/蒙皮，以短切纤维增强热塑性复合材料为蒙皮/加强结构的一种快速成型工艺，可解决注塑成型质量与效率难以兼得的问题。但两组分间的连接质量无法保证，且很难通过其他其他等效手段进行检测。以典型件进行验证耗费时间和成本，无法作为常规手段进行研究，因此提出本发明的方法，可以进行试件级共固结注塑工艺参数的研究，从而得到材料的最佳共固结注塑工艺参数，有助于提升共固结注塑结合强度，利于进行产品结构优化设计，降低产品生产成本，并为不同类型的共固结注塑提供材料级性能参数和注塑工艺参数参考。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种用于研究共固结成型注塑工艺的研究方法，以试件级使其注塑产品可被用于检验共固结成型时两组分间的连接质量，并通过工艺参数调整，提高共固结注塑结合强度。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

3、一种用于高性能热塑性复合材料共固结注塑工艺的研究方法，包括如下步骤：

4、(1)选取第一组注塑成型工艺参数；

5、(2)通过共固结注塑成型工装进行半试样制备；

6、(3)将半试样放置于共固结成型工装中的完整试样位置，进行注塑共固结，得到第一组工艺参数下的复合材料共固结连接强度测试试样(即全试样)，并根据质量评价指标进行测试，得到第一组测试数据；

7、(4)选取第二组注塑成型工艺参数，重复步骤(2)和(3)得到不同注塑成型工艺参数下的复合材料共固结连接强度测试试样，并进行测试，得到第二组测试数据；

8、(5)通过将第二组测试数据与第一组测试数据进行对比，可得到相对较优的共固结注塑成型工艺参数。

9、进一步地，上述方法还可以将更多组测试数据进行对比，即还可以包括以下步骤：

10、选取第3～n组注塑成型工艺参数，其中n为大于等于3的整数，重复半试样制备和注塑共固结的步骤，得到不同注塑成型工艺参数下的复合材料共固结连接强度测试试样，并根据质量评价指标进行测试，得到第3～n组测试数据；

11、通过将各组测试数据进行对比，得到共固结注塑成型最佳工艺参数。

12、进一步地，选取的需要研究的注塑成型工艺参数，包括模具温度、螺杆温度、保压压力、保压时间等，以拉伸强度和拉伸剪切强度为质量评价指标进行试验设计。

13、进一步地，步骤(2)中所成型的半试样可采用热塑性树脂、短切纤维增强热塑性树脂、连续纤维增强热塑性预浸料、热固性树脂、短切纤维增强热固性树脂、连续纤维增强热固性预浸料、金属中的任意一种，按步骤(3)进行完整测试试样制备，用于研究不同材料之间的注塑固结连接强度。

14、进一步地，所述的共固结注塑成型工装包含第一流道、第二流道、第一流道滑块、第二流道滑块、半试样模、全试样模；半试样模与第一流道连通，第一流道使用第一流道滑块进行开通或者关闭；全试样模与第二流道连通，第二流道使用第二流道滑块进行开通或者关闭。当第一流道滑块开通、第二流道滑块关闭时，只可用于注塑半试样；当第一流道滑块关闭、第二流道滑块开通时，只可用于注塑全试样(完整试样)。通过流道滑块的控制，可以对测试试样进行控制，以实现同生产工艺条件下相同材料或不同材料的注塑共固结强度研究。

15、进一步地，所述半试样模包括拉伸半试样模和拉伸剪切半试样模，拉伸半试样模和拉伸剪切半试样模分别与第一流道连通；所述全试样模包括拉伸剪切全试样模和拉伸全试样模，拉伸剪切全试样模和拉伸全试样模分别与第二流道连通。

16、本发明还提供一种用于高性能热塑性复合材料共固结注塑工艺研究的装置，其包括共固结注塑成型工装，所述共固结注塑成型工装包含第一流道、第二流道、第一流道滑块、第二流道滑块、半试样模、全试样模；半试样模与第一流道连通，第一流道使用第一流道滑块进行开通或者关闭；全试样模与第二流道连通，第二流道使用第二流道滑块进行开通或者关闭；当第一流道滑块开通、第二流道滑块关闭时，只用于注塑半试样；当第一流道滑块关闭、第二流道滑块开通时，只用于注塑全试样。

17、本发明还提供一种高性能热塑性复合材料共固结注塑成型方法，首先根据上述本发明方法得到共固结注塑成型最佳工艺参数，然后根据得到的最佳工艺参数进行热塑性复合材料共固结注塑成型。

18、与现有研究方法对比，本发明可通过试件级共固结注塑工艺参数的研究，从而得到材料的最佳共固结注塑工艺参数，提升共固结注塑结合强度，利于进行产品结构优化设计，降低典型件级工艺试验和产品模具修模次数，有利于降低产品生成成本，并为不同类型的共固结注塑产品提供材料级性能参数和注塑工艺参数参考。该方法的试验过程易于实施且试验参数控制精准，测试数据全面，可信度高。

技术特征：

1.一种用于高性能热塑性复合材料共固结注塑工艺的研究方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述共固结注塑成型工装包含第一流道、第二流道、第一流道滑块、第二流道滑块、半试样模、全试样模；半试样模与第一流道连通，第一流道使用第一流道滑块进行开通或者关闭；全试样模与第二流道连通，第二流道使用第二流道滑块进行开通或者关闭；当第一流道滑块开通、第二流道滑块关闭时，只用于注塑半试样；当第一流道滑块关闭、第二流道滑块开通时，只用于注塑全试样。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述半试样模包括拉伸半试样模和拉伸剪切半试样模，拉伸半试样模和拉伸剪切半试样模分别与第一流道连通；所述全试样模包括拉伸剪切全试样模和拉伸全试样模，拉伸剪切全试样模和拉伸全试样模分别与第二流道连通。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过第一流道滑块、第二流道滑块对测试试样进行控制，实现同生产工艺条件下相同材料或不同材料的注塑共固结强度研究。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述注塑成型工艺参数包括模具温度、螺杆温度、保压压力、保压时间中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述质量评价指标为拉伸强度、拉伸剪切强度中的至少一种。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述半试样制备采用的材料为热塑性树脂、短切纤维增强热塑性树脂、连续纤维增强热塑性预浸料、热固性树脂、短切纤维增强热固性树脂、连续纤维增强热固性预浸料、金属中的任意一种。

9.一种用于高性能热塑性复合材料共固结注塑工艺研究的装置，其特征在于，包括共固结注塑成型工装，所述共固结注塑成型工装包含第一流道、第二流道、第一流道滑块、第二流道滑块、半试样模、全试样模；半试样模与第一流道连通，第一流道使用第一流道滑块进行开通或者关闭；全试样模与第二流道连通，第二流道使用第二流道滑块进行开通或者关闭；当第一流道滑块开通、第二流道滑块关闭时，只用于注塑半试样；

10.一种高性能热塑性复合材料共固结注塑成型方法，其特征在于，根据权利要求1～8中任一项所述方法得到共固结注塑成型最佳工艺参数，根据得到的最佳工艺参数进行热塑性复合材料共固结注塑成型。

技术总结
本发明通过一种用于高性能热塑性复合材料共固结注塑工艺的研究方法和装置，将复合材料固结成型质量通过拉伸或拉伸剪切强度进行表征，得到一种试件级研究方法。该方法可以研究不同热塑树脂、热固和热塑树脂、热塑树脂和其他材料之间的共固结成型质量，以及成型工艺参数对其固结成型质量的影响，为不同类型的共固结注塑产品提供材料级性能参数和注塑工艺参数参考。该方法的试验过程易于实施且试验参数控制精准，测试数据全面，可信度高。

技术研发人员：胡楠,郝杰,吴子杰,许彦清,魏安生,欧秋仁,王怀宽
受保护的技术使用者：航天特种材料及工艺技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17