專利名稱：一種變截面封閉腔復(fù)合材料件的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料成型技術(shù)，涉及一個(gè)適用于變截面閉合腔復(fù)合材料件的成型方法。
背景技術(shù)：
全復(fù)合材料管梁結(jié)構(gòu)件成型過程中，對于變截面閉合腔結(jié)構(gòu)，單獨(dú)采用真空袋一熱壓罐、硅膠囊、陰陽組合模等加壓方式，無法保證內(nèi)外腔全部加壓，并順利脫模，嚴(yán)重影響
產(chǎn)品質(zhì)量
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是:提供一種能夠保證內(nèi)外腔全部加壓，并順利脫模的一種變截面封閉腔復(fù)合材料件的成型方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案:1)模具制造根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)模，以環(huán)氧樹脂為原料，數(shù)控加工制造出產(chǎn)品外形，將加工后的環(huán)氧樹脂作為產(chǎn)品過渡芯模，在過渡芯模上進(jìn)行高溫碳纖維預(yù)浸料鋪層，鋪出成型模的下模和上蓋板；工作環(huán)境為:在空調(diào)間內(nèi)操作，溫度:18_24°C、濕度:40_65%，清潔無塵；

固化條件為: 熱壓罐固化，溫度變化為:先中溫固化:溫度135°C ±5°C，恒溫I小時(shí)，高溫固化:溫度180 °C ±5°C，恒溫2.5小時(shí)，升溫速率為1.5°C /分鐘，降溫速率為2 V /分鐘；壓力變化為:升溫到80°C時(shí)開始加正壓，加壓速率為0.025MPa ;正壓0.4+0.05MPa,負(fù)壓 0.06MPa ；2)產(chǎn)品成型 鋪層:根據(jù)產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)，首先，對產(chǎn)品外側(cè)蒙皮整體進(jìn)行鋪層，然后，對管梁區(qū)域進(jìn)行鋪層，管梁區(qū)域鋪層時(shí)，管梁區(qū)域碳纖維預(yù)浸料的鋪層區(qū)域尺寸大于管梁區(qū)域下模面尺寸的兩倍，在管梁區(qū)域放入硅橡膠，然后，將管梁區(qū)域下模面外圍的碳纖維預(yù)浸料進(jìn)行反鋪，使用碳纖維預(yù)浸料對硅橡膠進(jìn)行包裹；其次，對變截面閉合腔區(qū)域進(jìn)行鋪層，變截面閉合腔區(qū)域鋪層時(shí)，變截面閉合腔區(qū)域碳纖維預(yù)浸料尺寸大小變截面閉合腔區(qū)域下模面尺寸的兩倍，變截面閉合腔區(qū)域碳纖維預(yù)浸料完成鋪層后，在變截面閉合腔區(qū)域放入泡沫，然后，將變截面閉合腔區(qū)域下模面外圍的碳纖維預(yù)浸料進(jìn)行反鋪，使碳纖維預(yù)浸料對泡沫進(jìn)行包裹，最后，對產(chǎn)品內(nèi)側(cè)蒙皮整體進(jìn)行鋪層；工作環(huán)境為:在空調(diào)間內(nèi)操作，溫度:18-24°c、濕度:40_65%，清潔無塵； 合模:產(chǎn)品鋪層工序完成后，使用定位螺栓將工裝上蓋板與工裝下模進(jìn)行連接，保證硅橡膠充氣孔位置的正確安裝； 糊制真空袋:在成型工裝上，針對產(chǎn)品成型區(qū)糊制真空袋，糊制真空袋后抽負(fù)壓
0.08MPa，通過硅橡膠充氣口對硅橡膠充正壓0.4MPa，保持真空袋和硅橡膠壓力穩(wěn)定； 固化:熱壓罐固化，溫度變化為:先中溫固化:溫度135°C ±5°C，恒溫I小時(shí)，后高溫固化:溫度180°C ±5°C，恒溫2.5小時(shí)，升溫速率為1.50C /分鐘，降溫速率為2°C /分鐘，壓力變化為:升溫到80°C時(shí)開始加正壓，加壓速率為0.025MPa ;正壓0.4+0.05MPa，負(fù)壓0.06MPa ； 出爐、起模、清理:產(chǎn)品在45°C以下卸壓，40°C以下出爐，起模后抽出硅橡膠，并對多余物進(jìn)行清理。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明采用多種加壓方式并存的復(fù)合材料成型工藝，實(shí)現(xiàn)同時(shí)存在變截面閉合腔和管梁結(jié)構(gòu)復(fù)合材料件固化成型的方法。本發(fā)明在產(chǎn)品固化過程中采用內(nèi)、外加壓方式進(jìn)行加壓，針對產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)區(qū)域分別采用不同的加壓方式進(jìn)行成型，產(chǎn)品最終采用混合式加壓方式進(jìn)行固化，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好。對于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的產(chǎn)品該方法工藝性可實(shí)施性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)存在多種結(jié)構(gòu)方式的復(fù)合材料產(chǎn)品的一體化成型。


圖1是本發(fā)明管梁區(qū)域鋪層截面示意圖。圖2是本發(fā)明變截面閉合腔區(qū)域鋪層截面示意圖。
具體實(shí)施例方式由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在變截面閉合腔結(jié)構(gòu)區(qū)域、管梁結(jié)構(gòu)區(qū)域、壁板結(jié)構(gòu)區(qū)域，針對不同區(qū)域分別使用硅膠囊加壓、模具加壓、泡沫加壓和真空袋加壓進(jìn)行成型，使產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)部位實(shí)現(xiàn)共固化成型。參見圖1，圖1為管梁使用硅橡膠加壓和模具加壓原理說明:工裝上蓋板I工裝鋪層面2硅橡膠3管梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)品4參加圖2，圖2為變截面閉合腔區(qū)域使用泡沫加壓和模具加壓原理說明，工裝上蓋板I工裝鋪層面2泡沫3變截面閉合腔結(jié)構(gòu)產(chǎn)品4成型方法是，I)模具設(shè)計(jì)與制造: 設(shè)計(jì):產(chǎn)品成型工裝整體采用壓模結(jié)構(gòu)，分為下模和上蓋板，材質(zhì)選用碳纖維預(yù)浸料。 制造:根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)模，以環(huán)氧樹脂為原料數(shù)控加工制造出產(chǎn)品外形，將加工后的環(huán)氧樹脂作為產(chǎn)品過渡芯模。在過渡芯模上進(jìn)行高溫碳纖維預(yù)浸料鋪層，鋪出成型模的下模和上蓋板；工作環(huán)境為:在空調(diào)間內(nèi)操作，溫度:18_24°C、濕度:40_65%，清潔無塵。固化條件為:熱壓罐固化，溫度變化為:先中溫固化(中溫135°C ±5°C、1小時(shí))，后高溫固化(高溫180°C ±5°C、2小時(shí)+30分鐘)，升溫速率為1.5°C /分鐘，降溫速率為2°C /分鐘。壓力變化為:升溫到80°C時(shí)開始加正壓，加壓速率為0.025MPa ;正壓0.4+0.05MPa,負(fù)壓0.06MPa (最小)。2)產(chǎn)品成型技術(shù): 鋪層:根據(jù)產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)，首先，對產(chǎn)品外側(cè)蒙皮整體進(jìn)行鋪層，然后，對管梁區(qū)域進(jìn)行鋪層，管梁區(qū)域鋪層時(shí)，管梁區(qū)域碳纖維預(yù)浸料的鋪層區(qū)域尺寸大于管梁區(qū)域下模面尺寸的兩倍，在管梁區(qū)域放入硅橡膠，然后，將管梁區(qū)域下模面外圍的碳纖維預(yù)浸料進(jìn)行反鋪，使用碳纖維預(yù)浸料對硅橡膠進(jìn)行包裹；其次，對變截面閉合腔區(qū)域進(jìn)行鋪層，變截面閉合腔區(qū)域鋪層時(shí)，變截面閉合腔區(qū)域碳纖維預(yù)浸料尺寸大小變截面閉合腔區(qū)域下模面尺寸的兩倍，變截面閉合腔區(qū)域碳纖維預(yù)浸料完成鋪層后，在變截面閉合腔區(qū)域放入泡沫，然后，將變截面閉合腔區(qū)域下模面外圍的碳纖維預(yù)浸料進(jìn)行反鋪，使碳纖維預(yù)浸料對泡沫進(jìn)行包裹，最后，對產(chǎn)品內(nèi)側(cè)蒙皮整體進(jìn)行鋪層。管梁區(qū)域、變截面閉合腔區(qū)域、內(nèi)外側(cè)蒙皮結(jié)構(gòu)區(qū)域通過各區(qū)域碳纖維預(yù)浸料共固化成型后進(jìn)行連接；工作環(huán)境為:在空調(diào)間內(nèi)操作，溫度:18_24°C、濕度:40_65%，清潔無塵。 合模:產(chǎn)品鋪層工序完成后，使用定位螺栓將工裝上蓋板與工裝下模進(jìn)行連接，保證硅橡膠充氣孔位置的正確安裝。 糊制真空袋:在成型工裝上，針對產(chǎn)品成型區(qū)糊制真空袋，糊制真空袋后抽負(fù)壓
0.08MPa，通過硅橡膠充氣口對硅橡膠充正壓0.4MPa，保持真空袋和硅橡膠壓力穩(wěn)定。
固化:熱壓罐固化，溫度變化為:先中溫固化(中溫135°C ±5°C、1小時(shí))，后高溫固化(高溫180°C ±5°C、2小時(shí)+30分鐘)，升溫速率為1.5°C /分鐘，降溫速率為2V /分鐘。壓力變化為:升溫到80°C時(shí)開始加正壓，加壓速率為0.025MPa ;正壓0.4+0.05MPa，負(fù)壓 0.06MPa (最小)。 出爐、起模、清理:產(chǎn)品在45°C以下卸壓，40°C以下出爐，起模后抽出硅橡膠，并對多余物進(jìn)行清理。
權(quán)利要求
1.一種變截面封閉腔復(fù)合材料件的成型方法，其特征是， 1)模具制造: 根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)模，以環(huán)氧樹脂為原料，數(shù)控加工制造出產(chǎn)品外形，將加工后的環(huán)氧樹脂作為產(chǎn)品過渡芯模，在過渡芯模上進(jìn)行高溫碳纖維預(yù)浸料鋪層，鋪出成型模的下模和上蓋板； 工作環(huán)境為:在空調(diào)間內(nèi)操作，溫度:18-24°c、濕度:40-65%，清潔無塵； 固化條件為:熱壓罐固化，溫度變化為:先中溫固化:溫度135°C ±5°C，恒溫I小時(shí)，高溫固化:溫度180°C ±5°C，恒溫2.5小時(shí)，升溫速率為1.50C /分鐘，降溫速率為2°C /分鐘；壓力變化為:升溫到80°C時(shí)開始加正壓，加壓速率為0.025MPa ;正壓0.4+0.05MPa，負(fù)壓 0.06MPa ； 2)產(chǎn)品成型 鋪層:根據(jù)產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)，首先，對產(chǎn)品外側(cè)蒙皮整體進(jìn)行鋪層，然后，對管梁區(qū)域進(jìn)行鋪層，管梁區(qū)域鋪層時(shí)，管梁區(qū)域碳纖維預(yù)浸料的鋪層區(qū)域尺寸大于管梁區(qū)域下模面尺寸的兩倍，在管梁區(qū)域放入硅橡膠，然后，將管梁區(qū)域下模面外圍的碳纖維預(yù)浸料進(jìn)行反鋪，使用碳纖維預(yù)浸料對硅橡膠進(jìn)行包裹；其次，對變截面閉合腔區(qū)域進(jìn)行鋪層，變截面閉合腔區(qū)域鋪層時(shí)，變截面閉合腔區(qū)域碳纖維預(yù)浸料尺寸大小變截面閉合腔區(qū)域下模面尺寸的兩倍，變截面閉合腔區(qū)域碳纖維預(yù)浸料完成鋪層后，在變截面閉合腔區(qū)域放入泡沫，然后，將變截面閉合腔區(qū)域下模面外圍的碳纖維預(yù)浸料進(jìn)行反鋪，使碳纖維預(yù)浸料對泡沫進(jìn)行包裹，最后，對產(chǎn)品內(nèi)側(cè)蒙皮整體進(jìn)行鋪層； 工作環(huán)境為:空調(diào)間內(nèi)操作，溫度:18-24°C、濕度:40-65%，清潔無塵； 合模:產(chǎn)品鋪層工序完成后，使用定位螺栓將工裝上蓋板與工裝下模進(jìn)行連接，保證硅橡膠充氣孔位置的正確安裝； 糊制真空袋:在成型工裝上，針對產(chǎn)品成型區(qū)糊制真空袋，糊制真空袋后抽負(fù)壓.0.08MPa，通過硅橡膠充氣口對硅橡膠充正壓0.4MPa，保持真空袋和硅橡膠壓力穩(wěn)定； 固化:熱壓罐固化，溫度變化為:先中溫固化:溫度135°C ±5°C，恒溫I小時(shí)，后高溫固化:溫度180°C ±5°C，恒溫2.5小時(shí)，升溫速率為1.50C /分鐘，降溫速率為2°C /分鐘，壓力變化為:升溫到80°C時(shí)開始加正壓，加壓速率為0.025MPa ;正壓0.4+0.05MPa，負(fù)壓.0.06MPa ； 出爐、起模、清理:產(chǎn)品在45°C以下卸壓，40°C以下出爐，起模后抽出硅橡膠，并對多余物進(jìn)行清理。
全文摘要
本發(fā)明屬于復(fù)合材料成型技術(shù)，涉及一個(gè)適用于變截面閉合腔復(fù)合材料件的成型方法。本發(fā)明采用多種加壓方式并存的復(fù)合材料成型工藝，實(shí)現(xiàn)同時(shí)存在變截面閉合腔和管梁結(jié)構(gòu)復(fù)合材料件固化成型的方法。本發(fā)明在產(chǎn)品固化過程中采用內(nèi)、外加壓方式進(jìn)行加壓，針對產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)區(qū)域分別采用不同的加壓方式進(jìn)行成型，產(chǎn)品最終采用混合式加壓方式進(jìn)行固化，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好。對于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的產(chǎn)品該方法工藝性可實(shí)施性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)存在多種結(jié)構(gòu)方式的復(fù)合材料產(chǎn)品的一體化成型。
文檔編號B29C70/44GK103213285SQ201310145600
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者岳云江, 康健, 張莉 申請人:哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司