一种用于铝板与复合材料粘合力测试的模具及其测试方法与流程

本发明涉及材料测试与表征，具体涉及一种用于铝板与复合材料粘合力测试的模具及其测试方法。

背景技术：

1、现有的铝板表面处理工艺与环氧树脂基复合材料的下托盘滚筒剥离力很难达到250（n*mm）/mm，粘结能力较用电泳钢板与环氧树脂基的复合材料的粘合力较弱，这是因为铝板表面处理工艺复杂且多种多样，所以在测定铝板与复合材料的粘合力时，需要不断的进行夹层结构滚筒剥离强度试验，直到能够检测出最佳的铝板表面处理工艺。

2、在现有技术中，夹层结构滚筒剥离强度试验需要先制作夹层结构的滚筒剥离样板，由于滚筒剥离样板为上下2层材质、结构、长短不一，因此在样板制作过程中，很难用简单的加热、加压装置与简单回字形模具压制出合格且美观的样板，一般会采用人工粘结，但粘接、排版稍有不慎，就会使得样板成品破坏，大大影响测试的效率。

3、进一步地，不够专业的模具不仅会影响铝板与复合材料的粘合力，使得夹层结构样板的力学性能下降，且还会影响样本的同一性，进而使得夹层结构样板的力学性能下降，在进行粘合力检测时需要多次平行试验，以消除样板差异的影响，进而导致铝板与复合材料的粘合力检测效率下降。

4、基于此，现需要一种能够快速判断铝板与复合材料的粘合力的测试方法，以快速有效的判定最佳的铝板表面处理工艺，并提供能够快速有效制备出合格滚筒剥离检测样板的成型模具。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于铝板与复合材料粘合力测试的模具及其测试方法，以解决现有技术中滚筒剥离检测样板的成型模具与样板匹配度不高、铝板与复合材料的粘合力检测难以快速进行的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

3、一种用于铝板与复合材料粘合力测试的模具，包括上模板、下模板以及中间模板；

4、所述上模板和所述下模板为面对称结构；

5、所述中间模板为平板掏洞设计，内部设有至少一个用于容纳预浸料片和铝板的孔洞；

6、所述端板凸设于所述孔洞的底面上，且所述端板的高度小于所述孔洞的厚度，使所述端板的顶面低于所述孔洞的顶面；每个所述端板的顶面上垂直向上突设有柱体，所述柱体的顶面与所述孔洞的顶面齐平；

7、所述端板与所述柱体沿所述孔洞的厚度方向依次层叠，使所述端板的顶面形成为低于所述孔洞顶面的第一限位台阶面，所述柱体的顶面形成为与所述孔洞顶面齐平的第二限位台阶面，所述第一限位台阶面与所述第二限位台阶面在厚度方向上间隔错位分布，共同构成所述双层限位结构；

8、所述第一限位台阶面用于限定铝板的厚度方向位置，所述第二限位台阶面用于限定预浸料片的厚度方向位置，使铝板与预浸料片在合模状态下分别被限定于不同的厚度层位，以实现铝板与预浸料片在厚度方向上的分层限位和无间隙贴合。

9、进一步地，所述预浸料片上开设有与所述柱体相适配的定位孔，所述预浸料片通过所述定位孔以按扣方式套设于所述柱体上，实现预浸料片在水平方向上的精确定位；

10、所述铝板放置于两个相对的所述端板之间的凹槽区域内，所述端板的内侧壁对所述铝板形成水平方向的限位，所述铝板的底面与所述端板的顶面贴合，实现铝板在厚度方向上的定位；

11、所述双层限位结构在水平方向和厚度方向上同时对所述预浸料片和所述铝板构成限位约束，使模压固化后得到的样片边缘整齐、尺寸精准，无需裁边或打磨后处理。

12、进一步地，所述端板的高度等于铝板的厚度，所述柱体的高度等于预浸料片的厚度，合模后，所述上模板的内表面与所述下模板的内表面之间的距离被强制锁定为铝板厚度与预浸料片厚度之和的标准总厚度。

13、进一步地，所述中间模板内部设有若干个所述孔洞，所述孔洞沿所述中间模板的长度方向均匀间隔排列，每个所述孔洞内均设置有所述端板和所述柱体，使一次模压周期内能够同时制备若干个样片，且同一模压周期内若干个样片的固化温度历程、压力分布和树脂流动行为保持一致。

14、进一步地，所述中间模板上设有聚四氟乙烯镀层。

15、进一步地，所述上模板和所述下模板的内表面均经过镜面抛光处理。

16、进一步地，所述上模板和所述下模板的边缘均设有外延的不规则凸起，所述不规则凸起用于方便开模取样。

17、一种铝板与复合材料的粘合力测试方法，该测试方法基于上述成型模具所制备的测试样片进行，包括如下步骤：

18、s100、提供铝板与预浸料片，对所述预浸料片进行剪裁与穿孔，使其形成可以与后续模具精确配合的定位孔；

19、s200、通过所述定位孔将预浸料片扣在模具的柱体上，同时将所述铝板放置在所述模具的端板之间，利用所述模具上的双层限位结构，同时完成对所述预浸料片、所述铝板的精确定位和厚度方向上的无间隙限位；

20、s300、将所述模具的上、中、下三层模板组合，形成三片夹心结构，以对所述预浸料片进行强制锁定；

21、s400、将所述三片夹心结构置于模压设备中进行模压，使所述预浸料片固化并与所述铝板粘合，得到样片，将所述样片取出，夹持到对应配套的夹具上进行剥离实验。

22、进一步地，在所述步骤s200中，所述预浸料片的下表面与所述柱体的顶面贴合，所述铝板的底面与所述端板的顶面贴合，所述铝板的上表面与所述上模板的内表面贴合，使所述预浸料片与所述铝板在厚度方向实现无间隙限位，并将每个样片的总厚度强制锁定为标准厚度值，确保同批次制备的多个样片厚度一致。

23、进一步地，所述预浸料片为环氧树脂基玻璃纤维预浸料片；

24、所述剥离实验为滚筒剥离实验，所述夹具为滚筒剥离实验夹具。

25、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

26、本发明提供了对预浸料片和铝板进行限位的双层限位结构模具，此成型模具将实现样本“定位”与“定厚”功能的协同，不仅解决了制样困难、样品一致性差的问题，同时能够确保样品制备质量，保障了后续粘合力测试结果的准确性，为快速判定和优化铝板表面处理工艺提供了可靠的硬件基础；

27、本发明公开的测试方法，能够进一步地消除样品制备环节的变量干扰，使得测得的数据波动主要来源于铝板表面处理工艺本身的差异，而非制样误差，从而整体加快了筛选最佳铝板表面处理工艺的效率。

1.一种用于铝板与复合材料粘合力测试的模具，其特征在于，包括上模板（1）、下模板（3）以及中间模板（2）；

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述预浸料片上开设有与所述柱体（23）相适配的定位孔，所述预浸料片通过所述定位孔以按扣方式套设于所述柱体（23）上，实现预浸料片在水平方向上的精确定位；

3.根据权利要求2所述的模具，其特征在于，所述端板（22）的高度等于铝板的厚度，所述柱体（23）的高度等于预浸料片的厚度，合模后，所述上模板（1）的内表面与所述下模板（3）的内表面之间的距离被强制锁定为铝板厚度与预浸料片厚度之和的标准总厚度。

4.根据权利要求2所述的模具，其特征在于，所述中间模板（2）内部设有若干个所述孔洞（21），所述孔洞（21）沿所述中间模板（2）的长度方向均匀间隔排列，每个所述孔洞（21）内均设置有所述端板（22）和所述柱体（23），使一次模压周期内能够同时制备若干个样片，且同一模压周期内若干个样片的固化温度历程、压力分布和树脂流动行为保持一致。

5.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述中间模板（2）上设有聚四氟乙烯镀层。

6.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述上模板（1）和所述下模板（3）的内表面均经过镜面抛光处理。

7.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述上模板（1）和所述下模板（3）的边缘均设有外延的不规则凸起（11），所述不规则凸起（11）用于方便开模取样。

8.一种铝板与复合材料的粘合力测试方法，其特征在于，该测试方法基于权利要求1-7任一项所述的模具所制备的测试样片进行，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，在所述步骤s200中，所述预浸料片的下表面与所述柱体的顶面贴合，所述铝板的底面与所述端板的顶面贴合，所述铝板的上表面与所述上模板的内表面贴合，使所述预浸料片与所述铝板在厚度方向实现无间隙限位，并将每个样片的总厚度强制锁定为标准厚度值，确保同批次制备的多个样片厚度一致。

10.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，