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专利号: 2021110785287
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 塑料的加工;一般处于塑性状态物质的加工
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种碳纤维增强铝合金层板构件成形工艺,其特征在于,包括:对铝合金外板坯进行固体颗粒介质软模成形,以分别形成上层铝合金外板成形件和下层铝合金外板成形件,且所述上层铝合金外板成形件和所述下层铝合金外板成形件的成形形状完全相同;

对所述上层铝合金外板成形件和所述下层铝合金外板成形件的表面进行表面处理;

在碳纤维布的两侧面、所述上层铝合金外板成形件的下表面以及所述下层铝合金外板成形件的上表面均涂覆金属连接剂,并将所述下层铝合金外板成形件、所述碳纤维布和所述上层铝合金外板成形件由下至上依次层叠铺排,形成碳纤维增强铝合金层板预成形件;

采用固体颗粒介质软模成形方式对所述碳纤维增强铝合金层板预成形件进行复合压制,形成碳纤维增强铝合金层板构件,并继续保持向所述碳纤维增强铝合金层板构件施加压力,以使所述金属连接剂完全浸润碳纤维;

在对所述碳纤维增强铝合金层板构件继续施加压力的同时,对所述碳纤维增强铝合金层板构件进行加热并保温;

所述碳纤维增强铝合金层板构件保温完成后进行冷却;冷却完毕之后,对所述碳纤维增强铝合金层板构件卸载,取出所述碳纤维增强铝合金层板构件。

2.根据权利要求1所述的碳纤维增强铝合金层板构件成形工艺,其特征在于,所述表面处理包括:

对所述上层铝合金外板成形件和所述下层铝合金外板成形件的表面进行打磨处理;

利用丙酮对所述上层铝合金外板成形件和所述下层铝合金外板成形件的表面进行擦洗,以除去表面油脂;

将所述上层铝合金外板成形件和所述下层铝合金外板成形件在氢氧化钠溶液中浸泡,以去除表面氧化膜;

将所述上层铝合金外板成形件和所述下层铝合金外板成形件的表面用蒸馏水冲洗,再在硝酸水溶液中光化,直至所述上层铝合金外板成形件和所述下层铝合金外板成形件的表面洁白光亮后取出,用蒸馏水冲洗后烘干。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强铝合金层板构件成形工艺,其特征在于,所述金属连接剂的制备方法包括:

对金属粉末进行机械合金化处理,所述金属粉末为铝粉、硅粉和锌粉的混合粉末;

将机械合金化处理后的所述金属粉末与乙二醇溶液、AlF3‑KF‑KCI钎剂混合,制成金属连接剂浆料。

4.根据权利要求3所述的碳纤维增强铝合金层板构件成形工艺,其特征在于,所述金属粉末在不锈钢真空球磨罐内进行机械合金化处理;所述不锈钢真空球磨罐中添加有质量分数为1%~1.5%的硬脂酸或者质量分数为1.5%~3%的无水乙醇,以防止所述金属粉末在机械合金化过程中出现冷焊现象。

5.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强铝合金层板构件成形工艺,其特征在于,采用液压机加载凸模的方式对下层铝合金外板坯进行固体颗粒介质软模成形,以形成所述下层铝合金外板成形件;然后更换凹模,采用液压机加载凸模的方式对上层铝合金外板坯进行固体颗粒介质软模成形,以形成所述上层铝合金外板成形件。

6.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强铝合金层板构件成形工艺,其特征在于,所述碳纤维增强铝合金层板预成形件形成于进行复合压制的模具之外。

7.根据权利要求1所述的碳纤维增强铝合金层板构件成形工艺,其特征在于,在对所述碳纤维增强铝合金层板构件继续施加压力的同时,将所述碳纤维增强铝合金层板构件置于气氛保护炉中加热,以使所述碳纤维增强铝合金层板构件中的所述金属连接剂加热熔化,实现所述碳纤维布与所述上层铝合金外板成形件、所述下层铝合金外板成形件的粘合;其中:

所述气氛保护炉内的加热温度为420℃~520℃,所述金属连接剂的结合时间为30min‑

120min;施加于所述碳纤维增强铝合金层板构件的压力为20MPa~30MPa。

8.根据权利要求1所述的碳纤维增强铝合金层板构件成形工艺,其特征在于,对所述碳纤维增强铝合金层板预成形件进行复合压制时所采用的固体颗粒为直径0.3~0.6mm的二氧化硅颗粒或陶瓷颗粒。

9.一种碳纤维增强铝合金层板构件成形模具,用于对铝合金外板坯进行固体颗粒介质软模成形、对碳纤维增强铝合金层板预成形件进行复合压制以及对碳纤维增强铝合金层板构件进行金属连接剂熔化结合的过程中,其特征在于,包括:凹模,所述凹模包括多种具备不同形状且能够相互替换的凹模本体;

凸模,所述凸模位于所述凹模的上方,所述凸模用于与固体颗粒介质和对应的所述凹模本体配合,能够对所述铝合金外板坯进行软模成形和对所述碳纤维增强铝合金层板预成形件进行复合压制;

压边组件,所述压边组件安装于所述凹模本体上,能够在所述铝合金外板坯软模成形和所述碳纤维增强铝合金层板预成形件复合压制的过程中固定所述铝合金外板坯和所述碳纤维增强铝合金层板预成形件的边缘;

紧固组件,所述紧固组件包括自上而下依次设置的紧固螺栓、紧固顶板、紧固滑板、紧固弹簧、紧固支架和紧固底座;所述凹模设置于所述紧固底座的上方;所述紧固支架固定设置于所述紧固底座的上方,且所述紧固支架位于所述凹模的外周;所述紧固滑板滑动套设于所述紧固支架上,且所述紧固滑板位于所述凸模的上方;所述紧固弹簧套设于所述紧固支架上,且所述紧固弹簧的两端分别与所述紧固滑板和所述紧固底座相抵;所述紧固顶板固定于所述紧固支架的顶端,所述紧固螺栓贯穿所述紧固顶板设置,并与所述紧固顶板螺纹连接,所述紧固螺栓能够推动所述紧固滑板下行,以下压所述凸模。