本發(fā)明涉及復合材料拉擠成型，具體涉及一種用于降低拉擠板材內應力的成型裝置及板材制備方法。

背景技術：

1、在“雙碳”背景下，風能作為一種綠色環(huán)保型能源，是可再生能源中最具開發(fā)潛力的能源之一；近年來，復合材料由于比強度、比模量高，減震性好，材料性能指標可自由設計等優(yōu)良性能在風電葉片上得到了廣泛的應用。

2、拉擠成型工藝作為復合材料的一種主要生產(chǎn)方式，其主要工序包括導紗、浸膠、預成型、固化成型、牽引和切割，目前常用的預成型方式主要是擠除纖維浸膠后多余膠液，在此擠除多余膠液，使其初具產(chǎn)品雛形，最后進入加熱模腔進行固化成型。

3、在當前，如何降低拉擠成型產(chǎn)品在生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的翹曲及裂紋，己成了生產(chǎn)廠家的一個難點；由于造成上述現(xiàn)象的根源在于環(huán)氧樹脂與玻璃纖維之間的熱膨脹系數(shù)、彈性模量和泊松比等的差異，當連續(xù)纖維受外力和濕熱作用下產(chǎn)生內應力，若該內應力不能有效松弛，便有可能引起板材產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。

4、因此，針對上述問題本發(fā)明急需提供一種用于降低拉擠板材內應力的成型裝置及板材制備方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術問題是提供一種用于降低拉擠板材內應力的成型裝置及板材制備方法，本發(fā)明通過plc控制器對加熱溫度進行控制，將預加熱模塊溫度與成型模塊固化成型溫度形成一定固化梯度，降低板材固化的熱應力。

2、本發(fā)明提供了一種用于降低拉擠板材內應力的成型裝置，包括成型模塊，成型模塊的一側設有水平延伸的多個支撐桿，支撐桿上依次穿裝有預加熱模塊、冷模、及分紗板；

3、其中，分紗板，用于對浸有樹脂膠液的連續(xù)纖維進行分紗整理；

4、冷模，用于對來自分紗板的連續(xù)纖維進行收束并對連續(xù)纖維上的樹脂膠液進行初步刮除；

5、預加熱模塊，用于對來自冷模的連續(xù)纖維上的樹脂膠液進行再次刮除并對連續(xù)纖維進行預加熱；

6、溫度控制裝置，用于對預加熱模塊的溫度進行控制；

7、成型模塊，用于對來自預加熱模塊的連續(xù)纖維進行固化成型；

8、其中，預加熱模塊的長度符合如下公式：l＝m0*k*x，其中，m0為連續(xù)纖維進入預加熱模塊之前的帶膠量，單位為g，x為預加熱模塊對連續(xù)纖維上的樹脂膠液進行刮除的百分比，k為系數(shù)，且k滿足如下公式：k＝6(x-0.25)；

9、溫度控制裝置的設定溫度為70-85℃。

10、優(yōu)選地，預加熱模塊包括連接相鄰支撐桿的多個水平布設的安裝桿，各安裝桿之間固接有模板，模板的側表面設有與各支撐桿長度方向一致的紗線穿孔；模板除紗線穿孔貫通的面以外的四個面均包覆有加熱板，加熱板與溫度控制裝置電連接。

11、優(yōu)選地，模板的側表面間隔布設有多個插槽，溫度控制裝置包括plc控制器、插裝于各插槽內的溫度讀取裝置與加熱板，plc控制器包括溫度對比模塊與控制模塊；

12、其中，溫度讀取裝置，用于獲取預加熱模塊內的溫度數(shù)據(jù)并傳送至溫度對比模塊；

13、溫度對比模塊，用于接受來自溫度讀取模塊的溫度數(shù)據(jù)，將其與設定溫度進行對比，并將對比結果發(fā)送至控制模塊；

14、控制模塊，用于接受來自溫度對比模塊的對比結果，并根據(jù)對比結果對控制加熱板的開啟或關閉；

15、加熱板，用于接收來自控制模塊的指令并執(zhí)行，對預加熱模塊內部的溫度進行調節(jié)。

16、優(yōu)選地，溫度讀取裝置為熱電偶。

17、優(yōu)選地，plc控制器還包括監(jiān)控模塊，還包括與監(jiān)控模塊電連接的報警模塊；

18、其中，監(jiān)控模塊，用于接收來自溫度讀取模塊的溫度數(shù)據(jù)并將其與設定報警溫度進行對比，當溫度數(shù)據(jù)大于設定報警溫度時，向報警模塊與控制器發(fā)出信號；

19、報警模塊，用于接收來自監(jiān)控模塊的信號并執(zhí)行指令發(fā)出溫度超限警報。

20、優(yōu)選地，各加熱板的厚度為25mm，各插槽的深度為40mm。

21、優(yōu)選地，各加熱板的型號為zcsd-yjr001。

22、優(yōu)選地，還包括張力調節(jié)裝置，張力調節(jié)裝置安裝于分紗板遠離冷模的一側，用于獲取并調節(jié)各連續(xù)纖維的張力。

23、本發(fā)明還提供了一種低內應力板材的制備方法，包括如下步驟：

24、將連續(xù)纖維在樹脂膠液中浸漬后穿過分紗板進行分組整理；

25、將分組整理后的連續(xù)纖維穿過冷模進行收束并對連續(xù)纖維上的樹脂膠液進行初步刮除；

26、使用溫度控制裝置對預加熱模塊的溫度進行調節(jié)；

27、將初步刮除膠液后的連續(xù)纖維穿過預加熱模塊，對連續(xù)纖維上的樹脂膠液進行再次刮除，并在溫度控制裝置的調節(jié)下對連續(xù)纖維進行預加熱；

28、將預加熱后的連續(xù)纖維引入成型模塊，固化成型，獲得低內應力板材。

29、優(yōu)選地，預加熱模塊的溫度為70-85℃。

30、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：

31、1、本發(fā)明提供了一種用于降低拉擠板材內應力的成型裝置及板材制備方法，通過溫度控制裝置對預加熱模塊的溫度進行控制，使得預加熱模塊內部的溫度與成型模塊內的溫度之間形成一定的溫度梯度，以70-85℃的溫度預固化膠液與連續(xù)纖維，以釋放部分熱應力，以減少板材倒角翹曲，將其控制在0-5mm內；

32、2、在預加熱模塊的結構上，本發(fā)明采用全包覆設置的加熱板，以保證預加熱模塊內部的溫度均勻性，避免由于受熱不均產(chǎn)生不必要的內應力，影響產(chǎn)品性能；且相對于原有的普通冷模，本發(fā)明使用的預加熱模塊長度、寬度均加長，增強了刮膠效果，使得連續(xù)纖維與膠液的浸潤性更好，界面結合性更好，使得定型后表面更加順滑，與脫模布貼附的更好，減少撕除脫模布時板材撕傷風險；本發(fā)明提供了關于預加熱模塊長度、連續(xù)纖維進入預加熱模塊之前的帶膠量及預加熱模塊對連續(xù)纖維上的樹脂膠液進行刮除的百分比的計算公式，通過此公式可根據(jù)不同刮膠需求進行預加熱模塊的具體長度設計，提高本發(fā)明的適用性；

33、3、本發(fā)明還設有張力調節(jié)裝置，對每束纖維的張力進行獨立調節(jié)，以確保在拉擠過程中每束纖維均勻受力，減少因張力不均導致的內部應力。

技術特征：

1.一種用于降低拉擠板材內應力的成型裝置，其特征在于：包括成型模塊(4)，成型模塊(4)的一側設有水平延伸的多個支撐桿(5)，支撐桿(5)上依次穿裝有預加熱模塊(3)、冷模(2)、及分紗板(1)；

2.根據(jù)權利要求1所述的用于降低拉擠板材內應力的成型裝置，其特征在于：預加熱模塊(3)包括連接相鄰支撐桿(5)的多個水平布設的安裝桿(301)，各安裝桿(301)之間固接有模板(302)，模板(302)的側表面設有與各支撐桿(5)長度方向一致的紗線穿孔(303)；模板(302)除紗線穿孔(303)貫通的面以外的四個面均包覆有加熱板(304)，加熱板(304)與溫度控制裝置電連接。

3.根據(jù)權利要求2所述的用于降低拉擠板材內應力的成型裝置，其特征在于：模板(302)的側表面間隔布設有多個插槽，溫度控制裝置包括plc控制器、插裝于各插槽內的溫度讀取裝置與加熱板(304)，plc控制器包括溫度對比模塊與控制模塊；

4.根據(jù)權利要求3所述的用于降低拉擠板材內應力的成型裝置，其特征在于：溫度讀取裝置為熱電偶。

5.根據(jù)權利要求4所述的用于降低拉擠板材內應力的成型裝置，其特征在于：plc控制器還包括監(jiān)控模塊，還包括與監(jiān)控模塊電連接的報警模塊；

6.根據(jù)權利要求5所述的用于降低拉擠板材內應力的成型裝置，其特征在于：各加熱板(304)的厚度為25mm，各插槽的深度為40mm。

7.根據(jù)權利要求6所述的用于降低拉擠板材內應力的成型裝置，其特征在于：各加熱板(304)的型號為zcsd-yjr001。

8.根據(jù)權利要求7所述的用于降低拉擠板材內應力的成型裝置，其特征在于：還包括張力調節(jié)裝置，張力調節(jié)裝置安裝于分紗板(1)遠離冷模(2)的一側，用于獲取并調節(jié)各連續(xù)纖維的張力。

9.一種低內應力板材的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

10.根據(jù)權利要求9所述的低內應力板材的制備方法，其特征在于：預加熱模塊(3)的溫度為70-85℃。

技術總結
本發(fā)明涉及復合材料拉擠成型技術領域，尤其是涉及一種用于降低拉擠板材內應力的成型裝置及板材制備方法，成型裝置包括成型模塊，成型模塊一側設有多個水平支撐桿，支撐桿上依次穿裝有預加熱模塊、冷模、及分紗板；分紗板用于對連續(xù)纖維進行分紗整理；冷模用于收束連續(xù)纖維并初步刮除樹脂膠液；預加熱模塊用于再次刮除樹脂膠液并對連續(xù)纖維預加熱；溫度控制裝置，用于控制預加熱模塊的溫度；成型模塊用于對連續(xù)纖維固化成型；預加熱模塊的長度為200mm，寬度為200mm，溫度控制裝置的設定溫度為70?85℃；本發(fā)明通過PLC控制器對預加熱模塊溫度進行控制，將預加熱模塊溫度與成型模塊溫度形成一定固化梯度，降低板材的熱應力。

技術研發(fā)人員：穆加權,翟軍明,楊凱凱,于航,周興華,馬迪
受保護的技術使用者：中材科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/26