弯曲梁的热隔膜成型方法

技术领域

本发明涉及热隔膜成型技术领域，尤其涉及一种弯曲梁的热隔膜成型方法。

背景技术

热隔膜成型是一种复合材料成型方法，即将预浸的复合材料层压后放置于模具上，通过一种特制隔膜的辅助作用经过加热和抽真空等方法，将层压的复合材料料片压向模具，形成所需形状。

如图1所示，对于弯曲梁的热隔膜成型，当隔膜对径向平面的待成型料片1施压时，待成型料片1向弧长较短的内侧面22发生弯曲会使待成型料片1半径增大，待成型料片1受到拉伸作用；如图2和图3所示，待成型料片1向弧长较长的外侧面21发生弯曲会使待成型料片1半径减小，待成型料片1受到压缩易产生褶皱23。当柔性隔膜在模具的曲面位置对待成型料片1成型时，由于隔膜无法很紧密地与模具的外侧面21随形贴合，这会导致隔膜褶皱，隔膜褶皱会引起料片在外侧面21产生褶皱23，降低弯曲梁的固化质量，严重时会造成产品报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弯曲梁的热隔膜成型方法，隔膜在成型模具的曲率变化较大位置处随形贴合效果好，减轻了料片在此处产生的褶皱。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

弯曲梁的热隔膜成型方法，使用弧形模具梁作为成型模具，包括以下步骤：

S1、在所述弧形模具梁的一侧放置弧形辅助梁，使所述弧形辅助梁与所述弧形模具梁相间隔并平行；

S2、将待成型料片铺贴在所述弧形模具梁上；

S3、将隔膜框设在所述待成型料片和所述弧形辅助梁上；

S4、加热并使所述待成型料片和所述隔膜保持在预热温度区间；

S5、对所述隔膜抽真空，获得成型件。

可选地，沿所述弧形模具梁的径向，所述弧形模具梁半径较小的一侧为内侧面，半径较大的一侧为外侧面，所述弧形辅助梁与所述外侧面相对。

可选地，所述弧形辅助梁面向所述弧形模具梁的一侧面，自下向上逐渐远离所述弧形模具梁。

可选地，在高度方向上，所述弧形辅助梁不低于所述弧形模具梁。

可选地，在步骤S1中，还包括以下步骤：

根据所述隔膜的断裂延伸率和所述弧形模具梁的高度，调节所述弧形辅助梁与所述弧形模具梁的间距。

可选地，所述隔膜的断裂延伸率≥600％。

可选地，在步骤S5中对所述隔膜抽真空包括：

S51、以第一速率对所述隔膜抽真空，直至所述待成型料片贴合于所述弧形模具梁上；

S52、以第二速率对所述隔膜抽真空，直至真空度达到预设真空值，所述第二速率大于所述第一速率。

可选地，在步骤S52后还包括：

S53、保持预设时间。

可选地，所述第一速率在0-2kPa/min的范围内，所述第二速率在2-10kPa/min的范围内。

可选地，在步骤S5后还包括：

S6、对所述成型件降温，直至达到脱模温度；

S7、对所述隔膜泄压，直至达到常压状态，将所述成型件从所述弧形模具梁上取下。

本发明的有益效果：

本发明提供的弯曲梁的热隔膜成型方法，加热并对隔膜抽真空，在气压差的作用下，隔膜逐渐向弧形模具梁和弧形辅助梁上随形，其中，隔膜上的部分被推向弧形辅助梁和弧形模具梁之间的空间，随着真空度的逐渐增大，隔膜上的该部分逐渐延伸弯曲并向弧形辅助梁和弧形模具梁的侧表面随形，从而压迫对应的待成型料片弯曲随形于弧形模具梁的侧表面。

弧形辅助梁放置在弧形模具梁的一侧，与弧形模具梁间隔形成上述的空间，在隔膜压迫待成型料片向该空间内弯曲随形的过程中，隔膜同时向弧形辅助梁和弧形模具梁弯曲随形，与隔膜只向弧形模具梁表面随形相比，上述空间使得隔膜的拉伸程度显著增大，隔膜的压实力随之加大，从而使待成型料片与弧形模具梁更加贴合，减轻了待成型料片在弯曲处的褶皱。弧形模具梁与弧形辅助梁相平行，隔膜在随形过程中，弧形辅助梁在弧形模具梁的长度方向上对隔膜的拉伸程度均一致，进一步避免了隔膜褶皱的发生，减轻了待成型料片在弯曲处的褶皱。

附图说明

图1是现有技术中弯曲梁热隔膜成型的结构示意图一；

图2是现有技术中弯曲梁热隔膜成型的结构示意图二；

图3是图2中热隔膜成型过程中待成型料片产生褶皱的示意图；

图4是本发明实施例提供的弧形模具梁和弧形辅助梁的结构示意图；

图5是图4中弧形模具梁和弧形辅助梁的断面示意图；

图6是弧形模具梁和梯形截面的弧形辅助梁的示意图；

图7是弧形模具梁和三角形截面的弧形辅助梁的示意图。

图中：

1、待成型料片；

2、弧形模具梁；21、外侧面；22、内侧面；23、褶皱；

3、弧形辅助梁；

4、隔膜；

5、隔膜框。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种弯曲梁的热隔膜成型方法，该弯曲梁的热隔膜成型方法使用弧形模具梁2作为成型模具，该弧形模具梁2的截面形状可以为C型或Z型。示例性地，在本实施例中，弧形模具梁2的截面形状为C型，以制备截面为C型的弯曲梁。如图4-图5所示，沿弧形模具梁2的径向，弧形模具梁2半径较小的一侧为内侧面22，半径较大的一侧为外侧面21。

本实施例提供的弯曲梁的热隔膜成型方法在热隔膜成型设备上实施，该热隔膜成型设备包括抽真空系统、可升降的隔膜框5和加热系统。抽真空系统包括真空床，可升降的隔膜框5位于真空床的上方，加热系统位于可升降的隔膜框5的上方。

该弯曲梁的热隔膜成型方法包括以下步骤：

S1、在弧形模具梁2的一侧放置弧形辅助梁3，使弧形辅助梁3与弧形模具梁2相间隔并平行。具体地，弧形模具梁2和弧形辅助梁3均平放在抽真空系统的真空床上。在本实施例中，为减轻待成型料片1在弧形模具梁2的外侧面21上随形过程中产生的褶皱，弧形辅助梁3与外侧面21相对设置。

弧形辅助梁3的截面形状不限，如5图所示，弧形辅助梁3的截面形状可以为矩形。弧形辅助梁3的长度可以根据褶皱的出现情况进行调整，可以是对应弧形模具梁2的全尺寸长度，也可以是对应于褶皱在弧形模具梁2上的出现位置的局部长度。

在本实施例中，弧形辅助梁3优选为一体式成型的结构，如通过CNC加工、注塑成型、冲压成型和铸模工艺等制备而成。弧形辅助梁3的制备材质不限，可以为普通钢、铝合金、代木、高分子材料或者复合材料等。

S2、将待成型料片1铺贴在弧形模具梁2上。具体地，将采用自动铺放设备或者自动裁切设备制造的待成型料片1放置到弧形模具梁2的上表面，并对待成型料片1定位，使待成型料片1与弧形辅助梁3在水平方向上保持一定的间距，避免在随形过程中弧形辅助梁3干涉待成型料片1的弯曲变形。

S3、将隔膜4框设在待成型料片1和弧形辅助梁3上。具体地，隔膜4的四周被隔膜框5夹持，降下隔膜框5使隔膜框5与放置弧形模具梁2和弧形辅助梁3的真空床贴合形成密闭空间，此时，隔膜4框设在待成型料片1和弧形辅助梁3的上方。

S4、加热并使待成型料片1和隔膜4保持在预热温度区间。具体地，通过测量待成型料片1的粘温特性，来设置隔膜4上方的加热系统的温度，使待成型料片1预热到一个相对较高的温度，让待成型料片1的变形滑移顺利进行。在本实施例中，设定预热温度区间为65-85℃，预热时长为15-35min。

S5、对隔膜4抽真空，获得成型件。在气压差的作用下，隔膜4逐渐向弧形模具梁2和弧形辅助梁3上随形，其中，隔膜4上的部分被推向弧形辅助梁3和弧形模具梁2之间的空间，随着真空度的逐渐增大，隔膜4上的该部分逐渐延伸弯曲并向弧形模具梁2的侧表面随形，从而压迫对应的待成型料片1弯曲随形于弧形模具梁2的侧表面。

本实施例提供的弯曲梁的热隔膜成型方法，弧形辅助梁3放置在弧形模具梁2的一侧，与弧形模具梁2间隔形成上述的空间，在隔膜4压迫待成型料片1向该空间内弯曲随形的过程中，隔膜4同时向弧形辅助梁3和弧形模具梁2弯曲随形，与隔膜4只向弧形模具梁2的外侧面21随形相比，上述空间使得隔膜4的拉伸程度显著增大，隔膜4对待成型料片1的压实力随之加大，从而使待成型料片1与弧形模具梁2更加贴合，减轻了待成型料片1在弯曲处的褶皱。弧形模具梁2与弧形辅助梁3相平行，隔膜4在随形过程中，弧形辅助梁3在弧形模具梁2的长度方向上对隔膜4的拉伸程度均一致，进一步避免了隔膜4褶皱的发生，减轻了待成型料片1在弯曲处的褶皱。

可选地，在步骤S5中对隔膜4抽真空包括：

S51、以第一速率对隔膜4抽真空，直至待成型料片1贴合于弧形模具梁2上。也就是说，当待成型料片1被隔膜4上方的加热系统充分加热后，对隔膜4开始缓慢地抽真空，平面形状的待成型料片1在隔膜4的压力作用下弯折并自上而下逐渐贴合在弧形模具梁2的外侧面21上。在本实施例中，第一速率在0-2kPa/min的范围内，抽真空速率低，避免在弯曲处出现褶皱。

S52、以第二速率对隔膜4抽真空，直至真空度达到预设真空值，第二速率大于第一速率。也就是说，当待成型料片1完全贴合于弧形模具梁2的表面后，加快抽真空的速率，使待成型料片1紧密地贴合于模具，对贴附后的待成型料片1进行定型。在本实施例中，第二速率在2-10kPa/min的范围内。

可选地，在步骤S52后还包括：S53、保持预设时间，以使获得的成型件在该预设时间期间保型。在本实施例中，预设时间在0-15min的范围内。

进一步地，为使成型件成功地从弧形模具梁2上分离，在S5后还包括以下步骤：

S6、对成型件降温，直至达到脱模温度；具体地，关闭加热系统，使成型件自然降温，直至成型件的温度小于等于40℃。

S7、对隔膜4泄压，直至达到常压状态，将成型件从弧形模具梁2上取下，获得成型件。

可选地，在步骤S1中，还包括以下步骤：

根据隔膜4的断裂延伸率和弧形模具梁2的高度，调节弧形辅助梁3与弧形模具梁2的间距。具体地，隔膜4的断裂延伸率较低，弧形模具梁2的高度较高，缩小弧形辅助梁3与弧形模具梁2之间的间距；隔膜4的断裂延伸率较高，弧形模具梁2的高度较低，则增大弧形辅助梁3与弧形模具梁2之间的间距；合适的间距能够进一步避免待成型料片1在随形过程中产生褶皱。在本实施例中，隔膜4的断裂延伸率≥600％。隔膜4的制备可以选用改性有机硅聚合物、聚硅氧烷聚合物或硅橡胶材料，也可以选用类似延伸率的尼龙真空袋膜替代。

在对隔膜4抽真空的过程中，为便于隔膜4向弧形模具梁2和弧形辅助梁3之间弯曲随形，优选地，弧形辅助梁3面向弧形模具梁2的一侧面，自下向上逐渐远离弧形模具梁2。示例性地，如图6中截面为梯形和图7中截面为三角形的弧形辅助梁3上面向弧形模具梁2的一侧面均为上述侧面。

可选地，在高度方向上，弧形辅助梁3不低于弧形模具梁2，以和弧形模具梁2将隔膜4撑起，使隔膜4在随形过程中保持拉伸状态。在本实施例中，弧形辅助梁3与弧形模具梁2等高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。