一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具的制作方法
【專利摘要】一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，它涉及一種制備模具，以解決現(xiàn)有陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料難以一次成型、制備的陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料面板塌陷不平整、芯子桿不直和脫模較難的問題，它包括鏤空框架、兩個(gè)梯形插條、兩個(gè)壓板、兩個(gè)側(cè)板和多個(gè)三角插條；鏤空框架的兩端沿水平臂的寬度方向分別加工有一個(gè)截面為梯形的第一通孔，第一通孔內(nèi)插裝有與第一通孔相配合的梯形插條，第二通孔內(nèi)插裝有與第二通孔相配合的三角插條，鏤空框架的平行的兩個(gè)立臂的外側(cè)分別安裝有能蓋合第一通孔和第二通孔的側(cè)板，壓板分別鑲嵌在鏤空框架的上凹形槽和下凹形槽內(nèi)。本發(fā)明用于Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備。
【專利說明】一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備模具，具體涉及陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備模具，屬于陶瓷基金字塔點(diǎn)陣復(fù)合材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有高強(qiáng)度，低蠕變性，耐摩擦磨損，耐腐蝕性及良好的抗氧化性，并且具有優(yōu)異的機(jī)械性能，較低的熱膨脹系數(shù)和較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)件在高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、抗沖擊等苛刻工況中有著廣泛的應(yīng)用前景。但點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料難以成形，制備難度較高，具體體現(xiàn)為:縫制工藝帶來的覆蓋線頭的凹凸感差，使面板不平整，面板與芯子成型一體化難等問題，因此需要針對點(diǎn)陣材料構(gòu)型的具體要求，設(shè)計(jì)一種輔助Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型的模具。
[0003]此外，由于Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，碳纖維具有良好的柔韌性，導(dǎo)致編織體的尺寸穩(wěn)定性很差，從而導(dǎo)致編織體變形，以至碳纖維在復(fù)合材料中的分布不均勻，相應(yīng)地出現(xiàn)了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的不均，這對于復(fù)合材料性能的表征，以及制備高可靠性的構(gòu)件都是十分不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料難以一次成型、制備的陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料面板塌陷不平整、芯子桿不直和脫模較難的問題，進(jìn)而提供一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具。
[0005]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具包括鏤空框架、兩個(gè)梯形插條、兩個(gè)壓板、兩個(gè)側(cè)板和多個(gè)三角插條；
[0006]所述鏤空框架的截面為型，鏤空框架的兩端沿水平臂的寬度方向分別加工有一個(gè)截面為梯形的第一通孔，位于兩個(gè)第一通孔之間的鏤空框架上沿水平臂的寬度方向加工有多個(gè)截面為三角形的第二通孔，第一通孔內(nèi)插裝有與第一通孔相配合的梯形插條，第二通孔內(nèi)插裝有與第二通孔相配合的三角插條，鏤空框架的平行的兩個(gè)立臂的外側(cè)分別安裝有能蓋合第一通孔和第二通孔的側(cè)板，壓板分別鑲嵌在鏤空框架的上凹形槽和下凹形槽內(nèi)。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:利用本發(fā)明模具可以輕易使用縫制工藝進(jìn)行陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備，滿足了陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料一體成型的要求，無需二次粘接進(jìn)行連接，為材料的制備帶來極大的方便。本發(fā)明應(yīng)用于陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備。使用溫度環(huán)境為120°C?150°C，壓力為2Mpa，利用本發(fā)明的模具制備的陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制芯子桿直，上、下面板沒有縫制工藝留下的凹凸感且不會塌陷。三角插條和梯形插條的表面對試件的芯子桿的路徑進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，確保了試件芯子桿的路徑準(zhǔn)確，縫制金字塔點(diǎn)陣復(fù)合材料時(shí)緊貼插條表面即可保證芯子桿筆直；由于三角插條、梯形插條的強(qiáng)力支撐和壓板的壓合產(chǎn)生的預(yù)緊力，使制備的金字塔點(diǎn)陣復(fù)合材料面板表面平整，除掉了縫制工藝留下的線路凹凸感。本發(fā)明采用的是優(yōu)質(zhì)碳鋼制成，彈性模量為210Gpa，具有較高的剛度，在較高的溫度和壓力下模具不會變形，不會使面板塌陷變形，保證了材料的機(jī)械性能，能夠制備出結(jié)構(gòu)均勻、性能穩(wěn)定的Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，給Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備提供了極大方便。利用本發(fā)明的模具還可精確控制制備的陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料面板尺寸、芯子桿角度。鏤空框架的內(nèi)凹槽寬度與制備試件的面板寬度一致、解決了縫制工藝帶來的面板移動的問題并且嚴(yán)格控制了面板的尺寸，可精確到毫米，保障了制備試件的上下面板一致性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；三角插條頂角角度和梯形插條底角角度保證了芯子桿的縫制角度，可在5°到175°之間任意調(diào)節(jié)。利用本發(fā)明模具還可以改變陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料面板的厚度和芯子桿的直徑，面板厚度控制在在鏤空框架內(nèi)凹槽力壁深度以內(nèi)，芯子桿直徑控制在三角插條相互之間鏤空縫隙的面距離以內(nèi)。利用本發(fā)明模具，脫模時(shí)只需卸下側(cè)板，取出三角插條和梯形插條即可，模具可重復(fù)使用無耗損。在三角插條、梯形插條以及壓板上抹上真空絕緣硅脂后，模具就不會粘在陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料上并且更容易與之相脫離。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，操作簡單，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的模具的整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖2是圖1的俯視圖，圖3是圖1的側(cè)視圖，圖4是鏤空框架主視圖，圖5是圖4的俯視圖，圖6是圖4的側(cè)視圖，圖7是側(cè)板的主視圖，圖8是圖7的俯視圖，圖9是圖7的側(cè)視圖，圖10是二角插條的俯視圖，圖11是二角插條的側(cè)視圖，圖12是三角插條的主視圖，圖13是梯形插條的俯視圖，圖14是梯形插條的側(cè)視圖，圖15是梯形插條的主視圖，圖16是鏤空框架的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖17是利用本發(fā)明的模具制備縫制芯子桿的走線方式結(jié)構(gòu)示意圖，圖18是利用本發(fā)明模具制備得到的Cf/SiC陶瓷基點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1-圖16說明，本實(shí)施方方式的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具包括鏤空框架1、兩個(gè)梯形插條2、兩個(gè)壓板4、兩個(gè)側(cè)板5和多個(gè)三角插條3 ；
[0010]所述鏤空框架I的截面為H型，鏤空框架I的兩端沿水平臂1-6的寬度方向分別加工有一個(gè)截面為梯形的第一通孔1-1，位于兩個(gè)第一通孔1-1之間的鏤空框架I上沿水平臂1-6的寬度方向加工有多個(gè)截面為三角形的第二通孔1-2，第一通孔1-1內(nèi)插裝有與第一通孔1-1相配合的梯形插條2，第二通孔1-2內(nèi)插裝有與第二通孔1-2相配合的三角插條3，鏤空框架I的平行的兩個(gè)立臂1-5的外側(cè)分別安裝有能蓋合第一通孔1-1和第二通孔1-2的側(cè)板5，壓板4分別鑲嵌在鏤空框架I的上凹形槽1-3和下凹形槽1-4內(nèi)。
[0011]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖4和圖16說明，本實(shí)施方式所述第一通孔1-1的上底邊和下底邊都與鏤空框架I的立臂1-5的上表面平行，兩個(gè)第一通孔1-1分別以鏤空框架I的中心線為對稱軸對稱設(shè)置。如此設(shè)置，便于成形Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)材料，滿足設(shè)計(jì)要求。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0012]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖4和圖16說明，本實(shí)施方式所述第二通孔1-2的截面為等腰三角形，相鄰的兩個(gè)第二通孔1-2的相鄰兩邊平行，平行的相鄰兩邊的間距相等。如此設(shè)置，保證了得到的Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的機(jī)械性能，結(jié)構(gòu)均勻和性能穩(wěn)定。其它與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0013]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖4和圖16說明，本實(shí)施方式的第一通孔1-1和第二通孔1-2的高度相等，第一通孔1-1的斜邊與相鄰的第二通孔1-2的斜邊平行。如此設(shè)置，保證了得到的Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的機(jī)械性能，結(jié)構(gòu)均勻和性能穩(wěn)定。其它與【具體實(shí)施方式】一、二或三相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖4和圖16說明，本實(shí)施方式的第一通孔1-1和第二通孔1-2布置在鏤空框架I的立臂1-5的中部。如此設(shè)置，保證了得到的Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的機(jī)械性能，結(jié)構(gòu)均勻和性能穩(wěn)定。其它與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0015]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖1和圖2說明，本實(shí)施方式所述梯形插條2的長度與鏤空框架I的寬度相等，所述三角插條3的長度與鏤空框架I的寬度相等。如此設(shè)置，保證了梯形插條和三角插條兩頭都插到鏤空框架的通孔時(shí)和鏤空框架外側(cè)表面持平，制備得到的Cf/SiC陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)均勻和性能穩(wěn)定。其它與【具體實(shí)施方式】一、二、三或五相同。
[0016]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖1和圖4說明，本實(shí)施方式所述梯形插條2與第一通孔1-1為間隙配合，梯形插條2與第一通孔1-1的間距為0.5mm ;三角插條3與第一通孔1_1為間隙配合，三角插條3與第二通孔1-2的間距為0.5mm。如此設(shè)置，利于梯形插條與三角插條在各自相應(yīng)通孔里來回活動，方便梯形插條和三角插條的拆裝。其它與【具體實(shí)施方式】一、二、三或五相同。
[0017]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖1和圖4說明，本實(shí)施方式的壓板4的厚度是鏤空框架I的上凹形槽1-3或下凹形槽1-4高度的1.5倍。如此設(shè)置，用來做熱壓工藝制備點(diǎn)陣復(fù)合材料的承壓體。其它與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0018]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖3說明，本實(shí)施方式的側(cè)板5的高度與鏤空框架I的立臂1-5的高度相等。如此設(shè)置，能防止梯形插條和三角插條橫向移動。其它與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0019]【具體實(shí)施方式】十:結(jié)合圖2說明，本實(shí)施方式所述模具還包括多個(gè)螺釘6，側(cè)板5通過多個(gè)螺釘6與鏤空框架I可拆卸連接。如此設(shè)置，連接方便可靠。其它與【具體實(shí)施方式】九相同。
[0020]工作過程
[0021]1、將所有的梯形插條2與三角插條3的外表面抹上一層硅脂(方便脫模)，將梯形插條與三角形插條插進(jìn)鏤空框架I的第一通孔和第二通孔陣列中，將側(cè)板安裝在鏤空框架的兩側(cè)，用固定螺絲預(yù)緊。
[0022]2、將除膠碳化處理后的碳纖維布經(jīng)過真空浸潰、固化成面板后，裁剪成設(shè)計(jì)尺寸大小并將面板按設(shè)計(jì)的尺寸打孔，使孔的陣列剛好與模具俯視圖的空隙吻合。
[0023]3、將真空浸潰過的碳纖維絲按圖17所示對放在模具上的面板進(jìn)行走線縫制(走線順序?yàn)锳-B-C-D-E-F-G，此時(shí)已走兩個(gè)循環(huán)，G線以后依照D-E-F-G順次走線)，得到C/SiC陶瓷基點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的芯子桿部分。
[0024]4、將除膠碳化的纖維布真空浸潰后，裁剪成面板大小，烘干待用。[0025]5、將步驟4中制備的纖維布覆蓋在步驟3的面板表面，把縫制的線頭蓋住。
[0026]6、將壓板4與鏤空框架I的上凹形槽和下凹形槽接觸面抹上硅脂，壓在點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)件的表面，與鏤空框架上凹形槽和下凹形槽吻合。
[0027]7、將步驟6中帶有C/SiC陶瓷基點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)材料的模具整體放入熱壓罐中，進(jìn)行真空袋封裝，抽真空進(jìn)行熱壓固化成型，取出后，卸下壓板與側(cè)板，把梯形插條和三角形插條敲出，便可得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高質(zhì)量的Cf/Sic陶瓷基點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。
[0028]圖18所示為利用本發(fā)明模具制備得到的Cf/SiC陶瓷基點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可看出制備得到的Cf/SiC陶瓷基點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的上下面板一致平整，無凹凸感，芯子桿直，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于，它包括鏤空框架(I)、兩個(gè)梯形插條(2)、兩個(gè)壓板(4)、兩個(gè)側(cè)板(5)和多個(gè)三角插條(3)； 所述鏤空框架(I)的截面為H型，鏤空框架(I)的兩端沿水平臂(1-6)的寬度方向分別加工有一個(gè)截面為梯形的第一通孔(1-1 )，位于兩個(gè)第一通孔(1-1)之間的鏤空框架(I)上沿水平臂(1-6)的寬度方向加工有多個(gè)截面為三角形的第二通孔(1-2)，第一通孔(1-1)內(nèi)插裝有與第一通孔(1-1)相配合的梯形插條(2)，第二通孔(1-2)內(nèi)插裝有與第二通孔(1-2)相配合的三角插條(3)，鏤空框架(I)的平行的兩個(gè)立臂(1-5)的外側(cè)分別安裝有能蓋合第一通孔(1-1)和第二通孔(1-2)的側(cè)板(5)，壓板(4)分別鑲嵌在鏤空框架(I)的上凹形槽(1-3)和下凹形槽(1-4)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于:所述第一通孔(1-1)的上底邊和下底邊都與鏤空框架(I)的立臂(1-5)的上表面平行，兩個(gè)第一通孔(1-1)分別以鏤空框架(I)的中心線為對稱軸對稱設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于:所述第二通孔(1-2)的截面為等腰三角形，相鄰的兩個(gè)第二通孔(1-2)的相鄰兩邊平行，平行的相鄰兩邊的間距相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于:第一通孔(1-1)和第二通孔(1-2)的高度相等，第一通孔(1-1)的斜邊與相鄰的第二通孔(1-2)的斜邊平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于:第一通孔(1-1)和第二通孔(1-2)布置在鏤空框架(I)的立臂(1-5)的中部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于:所述梯形插條(2)的長度與鏤空框架(I)的寬度相等，所述三角插條(3)的長度與鏤空框架(I)的寬度相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于:所述梯形插條(2)與第一通孔(1-1)為間隙配合，梯形插條(2)與第一通孔(1-1)的間距為0.5mm;三角插條(3)與第一通孔(1_1)為間隙配合，三角插條(3)與第二通孔(1-2)的間距為0.5mmο
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于:壓板(4)的厚度是鏤空框架(I)上凹形槽(1-3)或下凹形槽(1-4)高度的1.5倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于:側(cè)板(5)的高度與鏤空框架(I)的立臂(1-5)的高度相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種陶瓷基金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備模具，其特征在于:所述模具還包括多個(gè)螺釘(6)，側(cè)板(5)通過多個(gè)螺釘(6)與鏤空框架(I)可拆卸連接。
【文檔編號】B29C70/54GK103921451SQ201410150533
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】曾濤, 成夙, 宋澤志, 方岱寧 申請人:哈爾濱理工大學(xué)