一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬制造工程【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種高性能復(fù)合材料管型件的制造工藝方法，特別涉及一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法。本發(fā)明以干態(tài)纖維織物與熱固性樹脂膠膜作為材料基礎(chǔ)，具有顯著降低制造成本，有效提高生產(chǎn)效率，極大拓展制造工藝適用范圍等眾多優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)預(yù)浸料-熱壓罐工藝，纖維/膠膜預(yù)浸漬過程的節(jié)省，一方面擺脫了預(yù)浸機(jī)的使用，顯著降低了生產(chǎn)設(shè)備成本，另一方面制造環(huán)節(jié)的減少，有效提高了生產(chǎn)效率；另外還需要特別說明的是，對(duì)于無法實(shí)現(xiàn)預(yù)浸料方式的干態(tài)纖維結(jié)構(gòu)，諸如纖維2.5D/3D編織結(jié)構(gòu)管型件制造等仍可以通過此發(fā)明工藝進(jìn)行，工藝適用范圍獲得了極大拓展。
【專利說明】一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬制造工程【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種高性能復(fù)合材料管型件的制造工藝方法，特別涉及一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]熱固性樹脂基復(fù)合材料管狀制件在航空航天器、高速列車、高性能艦船、汽車和特種設(shè)備等領(lǐng)域有大量的應(yīng)用和應(yīng)用潛力。如先進(jìn)飛機(jī)的“S”型進(jìn)氣道，各類飛機(jī)、高速列車艙用的空調(diào)氣體管，各種特種設(shè)備用的連接件等。
[0003]管狀結(jié)構(gòu)制件傳統(tǒng)制造方法主要有預(yù)浸料成型工藝和液體成型兩類工藝。預(yù)浸料成型工藝先將纖維和成型樹脂預(yù)制成型預(yù)浸料，再把預(yù)浸料鋪貼在陽模模具上后，最后用熱壓罐或壓機(jī)等設(shè)備進(jìn)行加壓加熱固化，制得復(fù)合材料制件。復(fù)合材料液態(tài)成型技術(shù)以樹脂傳遞模塑(RTM)成型工藝為代表，其將纖維體干紗預(yù)先鋪放在陰模和陽模模塊內(nèi)，在閉合整個(gè)模具型腔后，在壓力或真空作用下把低粘度樹脂灌經(jīng)模具型腔內(nèi)，浸潰纖維并固化而制備出復(fù)合材料制件。
[0004]樹脂膜轉(zhuǎn)移成型(RFI)工藝兼具預(yù)浸料成型工藝和液體成型特點(diǎn)，其先把已預(yù)先制造好的膠膜鋪貼在模具型面上再在其上鋪貼纖維體干紗，再在增強(qiáng)纖維干紗覆蓋分布流膠孔的介質(zhì)，用熱壓罐工藝，加壓加熱時(shí)膠膜樹脂相上面的流膠孔，流動(dòng)浸潰纖維并固化而成型出復(fù)合材料制件。鑒于其工藝特點(diǎn)，RFI工藝兼具預(yù)浸料與RTM兩類技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。與預(yù)浸料技術(shù)相比，復(fù)合材料制造節(jié)省了中間體材料預(yù)浸料的制備，制造成本大大降低，同時(shí)其仍可以借助已有的熱壓罐工裝提供較大的成型壓力，制造出高性能的復(fù)合材料制件。如復(fù)合材料的纖維體積含量可以提高到60%以上，復(fù)合材料制品的空隙率也相對(duì)較低。與RTM技術(shù)相比，RFI樹脂為中程流動(dòng)，樹脂工藝性要求低，而且其預(yù)成型體與RTM—樣仍為干態(tài)纖維體，因而纖維體可通過預(yù)浸膠、纖維編織、縫紉等工藝進(jìn)行預(yù)成型，在制造大型航空復(fù)雜結(jié)構(gòu)件和降低工藝成本優(yōu)勢(shì)明顯。
[0005]然而，采用RFI工藝制造管狀類復(fù)合材料制件報(bào)道還很少見。RFI工藝雖然集預(yù)浸料成型工藝和液體成型優(yōu)點(diǎn)于一身，但仍具有其局限性，如樹脂膜需要首先鋪貼在模具的底部，緊貼型面，成型時(shí)必須借助熱壓罐設(shè)備，加壓時(shí)樹脂從里往外表面流動(dòng)才能浸潰纖維，因而多用于制造平板類的復(fù)合材料制件。并且若采用常規(guī)RFI工藝成型管狀類復(fù)合材料制件，仍須局限于陽模鋪疊操作弊端，進(jìn)而無法擺脫管狀陽模工裝脫模困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明正是針對(duì)各種異型復(fù)合材料管狀制件的成型困難而提供一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，(一)外形模具為鋼質(zhì)組合陰膜，模具型面上分布有流膠通孔，每個(gè)流膠通孔從模具內(nèi)型面貫穿至模具外部；
(二)內(nèi)置充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模，充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模的外徑及形狀與被成型復(fù)合材料管型件的內(nèi)徑及形狀相對(duì)應(yīng)，氣囊內(nèi)芯軟模端頭設(shè)置充氣嘴(三)熱固性樹脂在預(yù)制成膠膜后先鋪貼在充氣的充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模上，充氣嘴裸露在外(四)增強(qiáng)纖維干紗預(yù)先編織或縫合成管套結(jié)構(gòu)，套在鋪貼有熱固性樹脂膠膜的充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模上，(五)將組合陰膜裝配在套有管套結(jié)構(gòu)以及熱固性樹脂膠膜的充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模上；(六)按照樹脂固化工藝進(jìn)行復(fù)合材料固化，其固化方式為如下之一，(I)利用充氣嘴處對(duì)充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模進(jìn)行補(bǔ)壓，保證充氣管狀氣囊內(nèi)壓力穩(wěn)定在樹脂固化工藝所要求的壓力，用烘箱固化成型，(2)破除充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模兩端的軟模，用真空袋和氣囊內(nèi)芯軟模共同對(duì)全部模具進(jìn)行密封，使內(nèi)芯軟模內(nèi)腔與真空袋外部連通，用熱壓罐加壓加熱成型；(七)固化完成后，解除組合陰膜，取出充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模，得到復(fù)合材料管型件。
[0007]所述外形模具上分布的流膠通孔的孔徑尺寸在Φ0.5mm?Φ3.0mm之間，孔間距在5_?50mm之間。
[0008]所述外形模具至少由兩部分模具組裝而成為為組合陰膜。
[0009]所述在充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模上鋪貼的熱固性樹脂是一層或多層。
[0010]所述的熱固性樹脂是指聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或雙馬來酰亞胺樹脂。
[0011]所述的熱固性樹脂是指聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或雙馬來酰亞胺樹脂的改性體系。
[0012]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明非借助預(yù)浸料-熱壓罐工藝，而是以航空工業(yè)成熟的RFI工藝基礎(chǔ)，相比于預(yù)浸料-熱壓罐工藝，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013](I)本發(fā)明以干態(tài)纖維織物與熱固性樹脂膠膜作為材料基礎(chǔ)，具有顯著降低制造成本，有效提高生產(chǎn)效率，極大拓展制造工藝適用范圍等眾多優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)預(yù)浸料-熱壓罐工藝，纖維/膠膜預(yù)浸潰過程的節(jié)省，一方面擺脫了預(yù)浸機(jī)的使用，顯著降低了生產(chǎn)設(shè)備成本，另一方面制造環(huán)節(jié)的減少，有效提高了生產(chǎn)效率；另外還需要特別說明的是，對(duì)于無法實(shí)現(xiàn)預(yù)浸料方式的干態(tài)纖維結(jié)構(gòu)，諸如纖維2.5D/3D編織結(jié)構(gòu)管型件制造等仍可以通過此發(fā)明工藝進(jìn)行，工藝適用范圍獲得了極大拓展。
[0014](2)熱固性樹脂的固化設(shè)備擺脫了熱壓罐制約。眾所周知，熱壓罐為技術(shù)密集型高精尖設(shè)備，其造價(jià)與使用成本均相當(dāng)高昂，是構(gòu)成復(fù)合材料高成本的有效元素。采用本發(fā)明，可以借用低廉的烘箱/空壓機(jī)組合方式進(jìn)行固化，在擺脫了熱壓罐制約前提下，仍可實(shí)現(xiàn)熱固性樹脂所需的高溫高壓固化條件，產(chǎn)品質(zhì)量同樣能夠獲得保證。
[0015](3)模具工裝采用金屬陰模結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品質(zhì)量與制造工序均獲得優(yōu)化。不同與傳統(tǒng)復(fù)合材料管狀結(jié)構(gòu)制造的陽模模具工裝，本發(fā)明采用陽模工裝，克服了復(fù)合材料管狀結(jié)構(gòu)無法制造的技術(shù)難題。一方面陽模工裝的引入，提高了管狀制件外型面精度，產(chǎn)品質(zhì)量有效改善；另一方面，陰模工裝可以方便整體編織管狀結(jié)構(gòu)在模具中安裝實(shí)現(xiàn)，降低脫模工序操作難度。因此說，陰模模具工裝結(jié)構(gòu)的引入達(dá)到了實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料管狀制件的高效制造與高質(zhì)量制造的雙重目的。
[0016](4)采用氣囊作為輔助封裝加壓材料，避免了“架橋”現(xiàn)象，提升了產(chǎn)品的合格率。復(fù)合材料制造過程需要進(jìn)行真空封裝，真空封裝工藝若不完善將會(huì)造成“架橋”現(xiàn)象出現(xiàn)，最終形成產(chǎn)品“缺陷”。傳統(tǒng)方法采用真空袋進(jìn)行封裝加壓，真空袋變形性能差，極易出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象，操作工序費(fèi)力耗時(shí)。本發(fā)明采用氣囊輔助，氣囊材質(zhì)相比于真空袋模量低，彈性好，能夠自我調(diào)節(jié)變形避免“架橋”現(xiàn)象出現(xiàn)，在減少操作工序時(shí)間的同時(shí)，又提高了操作工序質(zhì)量，復(fù)合材料管狀制件產(chǎn)品的合格率可以獲得有效提升。
[0017](5)本發(fā)明技術(shù)基礎(chǔ)成熟度高，便于實(shí)現(xiàn)推廣。發(fā)明技術(shù)的成熟度對(duì)于其所涵蓋或涉及的工藝、生產(chǎn)設(shè)備、材料等多方面技術(shù)基礎(chǔ)的成熟度均有嚴(yán)格要求，本發(fā)明技術(shù)的工藝基礎(chǔ)RFI已相當(dāng)成熟，經(jīng)驗(yàn)積累豐富；生產(chǎn)設(shè)備基礎(chǔ)熱壓罐、烘箱、空壓機(jī)等已完全市場(chǎng)化，種類繁多；材料基礎(chǔ)熱固性樹脂膠膜、干態(tài)纖維織物等既可以采用專業(yè)生產(chǎn)線設(shè)備自行生產(chǎn)，又可以完全購買市場(chǎng)化的成品。自工藝基礎(chǔ)、生產(chǎn)設(shè)備基礎(chǔ)至材料基礎(chǔ)的全面成熟為本發(fā)明的推廣提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，技術(shù)成熟度高，便于實(shí)現(xiàn)推廣。
[0018]總之，該發(fā)明不僅可以如常規(guī)方法快捷方便地成型簡單結(jié)構(gòu)的等截面復(fù)合材料直管件，而且可以克服其制造異型復(fù)合材料管型制件時(shí)所面臨的不便鋪疊、脫模困難以及成型質(zhì)量難以保證等技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)變截面、變曲率等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料異型管類制件的聞效制造。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是制造復(fù)合材料管型件的樹脂膜轉(zhuǎn)移成型工藝方法示意圖；
[0020]圖2是圖1的截面剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明技術(shù)方案如圖1所示，組合陰膜4，一般由金屬材料或其它有一定強(qiáng)度的非金屬材料制成，至少由上下模具組裝而成。預(yù)先制備的細(xì)流膠孔5，每個(gè)流膠孔5從模具型面貫穿至模具外部，細(xì)孔數(shù)量可以是均勻分布，也可以根據(jù)制件形狀，調(diào)節(jié)局部區(qū)域的細(xì)孔數(shù)量而形成不均勻的分布，孔徑大小應(yīng)在Φ0.5mm?Φ3.0mm之間，各個(gè)孔間距在5mm?50mm之間。內(nèi)部可充氣的管狀氣囊內(nèi)芯軟模I由延展性大的材料如橡膠材料制成,管狀氣囊內(nèi)芯軟模I的厚度一般在Imm?1mm之間。鋪疊在撐緊的氣囊內(nèi)芯軟模I上的成型樹脂膠膜2 —般選用聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或雙馬來酰亞胺等類型的熱固性樹脂極其改性樹脂體系，樹脂膠膜2在加熱至成型溫度時(shí)，應(yīng)有較好流變工藝性能。預(yù)先編織或縫合成的增強(qiáng)纖維干紗管套3的口徑有一定的伸縮性，可以方便地套在撐緊的氣囊內(nèi)芯軟模I上，根據(jù)制件厚度要求，調(diào)節(jié)干紗管套3的層數(shù)。
[0022]具體的操作如下:(I)先把氣囊內(nèi)芯軟模I用充氣或其它辦法撐緊撐直，直至合適的直徑。合適的直徑是指，撐直的氣囊內(nèi)芯軟模I鋪覆樹脂膠膜2和干紗管套3上，使纖維干紗管套3撐直后，正好可以放入外形模具型腔內(nèi)；(2)在撐直的氣囊內(nèi)芯軟模I上鋪覆預(yù)制樹脂膠膜2至合適厚度。合適厚度是指，鋪覆的樹脂膠膜2的量應(yīng)保證浸潰全部纖維干紗管套3 ； (3)在鋪覆好樹脂膠膜2的氣囊內(nèi)芯軟模I上套上預(yù)先編織或縫合成的增強(qiáng)纖維干紗管套3 ； (4)把鋪覆好樹脂膠膜2和纖維干紗管套3的氣囊內(nèi)芯軟模I安裝到組合陰膜4的型腔內(nèi)并合模鎖緊。如制備非直線的管件，則需適當(dāng)調(diào)節(jié)氣囊內(nèi)芯軟膜I的撐緊程度，以便變形后能夠安裝到非直線的組合陰膜4內(nèi)；(5)合模后在氣囊內(nèi)芯軟模I內(nèi)腔充填壓縮氣體直至達(dá)到樹脂成型工藝壓力參數(shù)值，并按樹脂固化工藝要求升溫至成型溫度。在來自氣囊內(nèi)芯軟模I方向的成型壓力作用下，熔融的樹脂將均勻地按流膠通孔5方向流動(dòng)，浸潰纖維干紗管套3并把余量樹脂排出組合陰模4型腔外，保持溫度和氣體壓力直至固化完成。(6)卸掉氣囊內(nèi)芯軟模I內(nèi)氣體壓力，去除氣囊內(nèi)芯軟模I和組合陰模4，即可得到管狀復(fù)合材料制件。
[0023]實(shí)施例1
[0024]在制造某直徑為Φ 50mm、壁厚為2.0mm、長度為600mm的直線碳纖維圓管,鋼質(zhì)的組合陰模由上下模具組成，均勻分布的細(xì)孔的直徑為Φ0.5mm,間距為5mm ;氣囊內(nèi)芯軟模由橡膠材料制成，壁厚約1.5mm，直徑為Φ40πιπι;膠膜采用中溫125°C固化環(huán)氧樹脂體系，膠膜的面密度為100g/m2 ;增強(qiáng)纖維采用3K碳纖維編織的平紋布，碳纖維布的面密度為193g/m2，按±45°方向縫合成約Φ 42mm左右內(nèi)經(jīng)的碳纖維管套。
[0025]操作時(shí)，氣囊內(nèi)芯軟模充一定的氣壓至直徑為Φ42πιπι左右，鋪覆15層環(huán)氧樹脂膠膜，再在膠膜上鋪覆10層碳纖維管套。鋪覆完成后移至外形模具內(nèi)，再把模具放在烘房內(nèi)。
[0026]往封閉的氣囊內(nèi)芯軟模內(nèi)充壓縮空氣至0.3MPa后，按1.5°C/min的升溫速度升溫至125°C，在這個(gè)過程中可以看到有樹脂從模具的細(xì)孔流出，保溫保壓固化2小時(shí)后，停機(jī)降溫至70°C以下后，卸去內(nèi)型軟模內(nèi)的空氣壓力，打開外形模具并拖出內(nèi)芯軟膜，即制造出直線碳纖維圓管。經(jīng)檢驗(yàn)其外形尺寸、壁厚尺寸、直線度和同芯度均達(dá)到要求，圓管的碳纖維體積含量達(dá)到62.0%，經(jīng)超聲無損檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)有分層和氣泡等內(nèi)部缺陷。
[0027]實(shí)施例2
[0028]在制造某直徑為Φ65ι?πι、壁厚為1.5mm、長度為1500mm的直線碳纖維橢圓管,鋼質(zhì)的外形模具由上下模具組成，均勻分布的細(xì)孔的直徑為03mm，間距為50mm ;氣囊內(nèi)芯軟模由橡膠材料制成，壁厚約3_，直徑為Φ60_ ;膠膜采用高溫180°C固化環(huán)氧樹脂體系，膠膜的面密度為75g/m2 ;增強(qiáng)纖維采用U3160單向T300碳纖維織物，碳纖維布的面密度為160g/m2。
[0029]操作時(shí)，內(nèi)芯軟模充一定的氣壓至直徑為Φ 63mm左右，鋪覆9層環(huán)氧樹脂膠膜，再在膠膜上鋪覆9層碳纖維管套。鋪覆完成后移至外形模具內(nèi)，再把模具放在烘房內(nèi)。往封閉的氣囊內(nèi)芯軟模內(nèi)充壓縮空氣至0.4MPa后，按3°C /min的升溫速度升溫至180°C，在這個(gè)過程中可以看到有樹脂從模具的細(xì)孔流出，保溫保壓固化2小時(shí)后，停機(jī)降溫至60°C以下后，卸去內(nèi)型軟模內(nèi)的空氣壓力，打開外形模具并拖出內(nèi)芯軟膜，即制造出直線碳纖維圓管。經(jīng)檢驗(yàn)其外形尺寸、壁厚尺寸、直線度和同芯度均達(dá)到要求，圓管的碳纖維體積含量達(dá)到60.5%，經(jīng)超聲無損檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)有分層和氣泡等內(nèi)部缺陷。
[0030]實(shí)施例3
[0031]在制造某直徑為Φ 150mm、壁厚為2.5mm、長度為1500mm的“S”型碳纖維橢圓管，鋼質(zhì)的外形模具由3個(gè)1/3模塊組成，均勻分布的細(xì)孔的直徑為Φ1.0mm,間距為30mm ;內(nèi)芯軟模由含硅的耐溫橡膠材料制成，壁厚約3.0mm，直徑為Φ 135mm ;膠膜采用低溫100V聚氨酯樹脂體系，膠膜的面密度為350g/m2 ;增強(qiáng)纖維采用6K碳纖維編織的管套，由工業(yè)化的機(jī)器編織完成，纖維編織以0° /90°的方向?yàn)橹?，管套編織的直徑為?40_，撐開直徑可達(dá)Φ 150mm以上。
[0032]操作時(shí)，在氣囊內(nèi)芯軟模內(nèi)腔里加一個(gè)自制的長圓棒形的充氣氣囊棒，充氣至氣囊內(nèi)芯軟模的直徑為Φ 140mm左右，鋪覆6層改性雙馬來酰亞胺樹脂膠膜，再在膠膜上套上5層碳纖維編織的管套。鋪覆完成后移至外形模具內(nèi)，稍用力變形安裝在模具的“S”型模腔內(nèi)，再固定好上下模具。做一個(gè)真空袋包覆整個(gè)金屬模具，并連通至內(nèi)芯軟模腔內(nèi)，抽真空后把充氣氣囊袋內(nèi)的充氣卸掉并從內(nèi)芯軟模內(nèi)腔抽出，保持內(nèi)芯軟模內(nèi)腔與外部大氣接通。把安裝好的模具放在熱壓罐內(nèi)，按照以下工藝成型:保持真空袋內(nèi)的真空，熱壓罐內(nèi)的空氣壓力調(diào)至0.5MPa，按2°C /min的升溫速度升溫至100°C，保溫保壓固化2小時(shí)后，停機(jī)降溫至60°C以下后可卸去模具工裝即制造出“S”型碳纖維橢圓管。經(jīng)檢驗(yàn)其外形尺寸、壁厚尺寸均達(dá)到要求，圓管的碳纖維體積含量達(dá)到61.4%，經(jīng)無損檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)有分層和氣泡等內(nèi)部缺陷。
[0033]實(shí)施例4
[0034]在制造某直徑為Φ150ι?πι、壁厚為1mm、長度為1500mm的“S”型碳纖維橢圓管,鋼質(zhì)的外形模具由3個(gè)1/3模塊組成，均勻分布的細(xì)孔的直徑為Φ1.0mm,間距為30mm ;內(nèi)芯軟模由含硅的耐溫橡膠材料制成，壁厚約3.0mm，直徑為Φ 135mm ;膠膜采用高溫180°C環(huán)氧改性雙馬來酰亞胺樹脂體系，膠膜的面密度為550g/m2 ;增強(qiáng)纖維采用U7192D單向T700碳纖維織物。
[0035]操作時(shí)，在氣囊內(nèi)芯軟模內(nèi)腔里加一個(gè)自制的長圓棒形的充氣氣囊棒，充氣至氣囊內(nèi)芯軟模的直徑為Φ 140mm左右，鋪覆I層改性雙馬來酰亞胺樹脂膠膜，再在膠膜上套上6層碳纖維編織的管套。鋪覆完成后移至外形模具內(nèi)，稍用力變形安裝在模具的“S”型模腔內(nèi)，再固定好上下模具。做一個(gè)真空袋包覆整個(gè)金屬模具，并連通至內(nèi)芯軟模腔內(nèi)，抽真空后把充氣氣囊袋內(nèi)的充氣卸掉并從內(nèi)芯軟模內(nèi)腔抽出，保持內(nèi)芯軟模內(nèi)腔與外部大氣接通。把安裝好的模具放在熱壓罐內(nèi)，按照以下工藝成型:保持真空袋內(nèi)的真空，熱壓罐內(nèi)的空氣壓力調(diào)至0.4MPa，按1.50C /min的升溫速度升溫至180°C，保溫保壓固化2小時(shí)后，停機(jī)降溫至60°C以下后可卸去模具工裝即制造出“S”型碳纖維橢圓管。經(jīng)檢驗(yàn)其外形尺寸、壁厚尺寸均達(dá)到要求，圓管的碳纖維體積含量達(dá)到60.9%，經(jīng)無損檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)有分層和氣泡等內(nèi)部缺陷。
[0036]實(shí)施例5
[0037]在制造某直徑為Φ40ι?πι、壁厚為1.5mm、長度為2500mm的“]”型玻璃纖維正方形方管，鋼質(zhì)的外形模具由上下模具組成，均勻分布的細(xì)孔的直徑為Φ2.0mm,間距約為20mm ；內(nèi)芯軟模由某橡膠材料制成，壁厚約2.0mm，直徑為Φ40.ι ;膠膜采用低溫100°C固化的改性聚酯樹脂體系，膠膜的面密度為250克/平方米；增強(qiáng)纖維采用市售的玻璃纖維編織的管套，纖維編織以±45°的方向?yàn)橹?，管套編織的直徑為?5πιπι，撐開的直徑可達(dá)Φ40πιπι以上。
[0038]操作時(shí)，氣囊內(nèi)芯軟模充氣至其直徑膨脹為Φ35_左右，鋪覆4層改性聚酯樹脂膠膜，再在膠膜上套上3層玻璃纖維管套。鋪覆完成后移至外形模具內(nèi)沿模具型腔的“]”型安裝到位，合模后再把模具放在烘房內(nèi)。在氣囊內(nèi)芯軟模內(nèi)充壓縮空氣至0.2MPa后，按10C /min的升溫速度升溫至100°C，在這個(gè)過程中可以看到有樹脂從模具流膠通孔排出，保溫保壓固化I小時(shí)后，停機(jī)降溫至60°C以下后，卸去氣囊內(nèi)芯軟模內(nèi)的空氣壓力，打開外形模具即為制備的“]”型玻璃纖維正方形方管。經(jīng)檢驗(yàn)其外形尺寸、壁厚、力學(xué)性能等均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其玻璃纖維體積含量為56%，經(jīng)無損檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)有分層和氣泡等內(nèi)部缺陷。
[0039]實(shí)施例6
[0040]制造某直徑為Φ80ι?πι、壁厚為2.0mm、長度為100mm的圓弧形,且圓弧的頂部截面漸變?yōu)?2.5mmX62.5mm正方形的玻璃纖維圓管。鋼質(zhì)的外形模具由上下模具組成，均勻分布的細(xì)孔的直徑為Φ 1.0mm,間距在圓形截面區(qū)約為25mm,在正方形截面區(qū)約為15mm,在漸變區(qū)約為20mm ;內(nèi)芯軟模由硅橡膠材料制成，壁厚約3.0mm，直徑為Φ70.ι ;膠膜采用中溫125°C固化環(huán)氧樹脂體系，膠膜的面密度為800克/平方米；增強(qiáng)纖維采用市售的玻璃纖維編織的管套，纖維編織方向以0° /90°的方向?yàn)橹?，管套編織的?nèi)徑為Φ70πιπι，撐開的內(nèi)徑可達(dá)Φ80_以上。
[0041]操作時(shí)，在內(nèi)芯軟模內(nèi)腔里加一個(gè)自制的充氣氣囊袋，充氣至內(nèi)芯軟模的直徑為Φ 70mm左右，鋪覆4層環(huán)氧樹脂膠膜，再在膠膜上套上3層玻璃纖維編織的管套。鋪覆完成后移至外形模具內(nèi)，稍用力變形安裝在模具的圓弧形的模腔內(nèi)，再固定好上下模具。做一個(gè)真空袋包覆整個(gè)金屬模具，并連通至內(nèi)芯軟模的外型面，抽真空后卸除氣囊袋內(nèi)氣壓并將其從內(nèi)芯軟模內(nèi)腔抽出，使內(nèi)芯軟模內(nèi)腔與外部大氣接通。把安裝好的模具放在熱壓罐內(nèi)，按照以下工藝成型:保持真空袋內(nèi)的真空，熱壓罐內(nèi)的空氣壓力調(diào)至0.4MPa，按:TC /min的升溫速度升溫至125°C，保溫保壓固化2小時(shí)后，停機(jī)降溫至70°C以下后可卸去模具工裝即制造出圓弧形且圓弧頂部截面漸變?yōu)檎叫蔚牟ＡЮw維圓管。
[0042]實(shí)施例7
[0043]制造某直徑為Φ80ι?πι、壁厚為2.0mm、長度為500mm的圓弧形,且圓弧的頂部截面漸變?yōu)?2.5mmX62.5mm正方形的碳纖維圓管。鋼質(zhì)的外形模具由3個(gè)1/3模塊組成,均勻分布的細(xì)孔的直徑為Φ2.0mm,間距在圓形截面區(qū)約為40mm,在正方形截面區(qū)約為15mm,在漸變區(qū)約為20_ ;內(nèi)芯軟模由硅橡膠材料制成，壁厚約3.0_，直徑為Φ70_ ;膠膜采用低溫100°C固化聚氨酯樹脂體系，膠膜的面密度為300克/平方米；增強(qiáng)纖維采用市售的碳纖維編織的管套，纖維編織方向以0° /90°的方向?yàn)橹?，管套編織的?nèi)徑為Φ70πιπι，撐開的內(nèi)徑可達(dá)Φ80πιπι以上。
[0044]操作時(shí)，在內(nèi)芯軟模內(nèi)腔里加一個(gè)自制的充氣氣囊袋，充氣至內(nèi)芯軟模的直徑為Φ 70mm左右，鋪覆4層環(huán)氧樹脂膠膜，再在膠膜上套上8層玻璃纖維編織的管套。鋪覆完成后移至外形模具內(nèi)，安裝在模具的圓弧形的模腔內(nèi)，固定好上下模具。用一個(gè)真空袋包覆整個(gè)金屬模具，并連通至內(nèi)芯軟模的外型面，抽真空后卸除氣囊袋內(nèi)氣壓并將其從內(nèi)芯軟模內(nèi)腔抽出，使內(nèi)芯軟模內(nèi)腔與外部大氣接通。把安裝好的模具放在熱壓罐內(nèi)，按照以下工藝成型:保持真空袋內(nèi)的真空，熱壓罐內(nèi)的空氣壓力調(diào)至0.6MPa，按1.5°C /min的升溫速度升溫至100°C，保溫保壓固化2小時(shí)后，停機(jī)降溫至60°C以下后可卸去模具工裝即制造出圓弧形且圓弧頂部截面漸變?yōu)檎叫蔚牟ＡЮw維圓管。
[0045]實(shí)施例8
[0046]制造某直徑為Φ80ι?πι、壁厚為3.0mm、長度為800mm的圓弧形,且圓弧的頂部截面漸變?yōu)?2.5mmX62.5mm正方形的玻璃纖維圓管。鋼質(zhì)的外形模具由上下模具組成,均勻分布的細(xì)孔的直徑為Φ2.0mm,間距在圓形截面區(qū)約為25mm,在正方形截面區(qū)約為15mm,在漸變區(qū)約為20_ ;內(nèi)芯軟模由硅橡膠材料制成，壁厚約3.5_，直徑為Φ70_ ;膠膜采用高溫180°C固化雙馬樹脂體系，膠膜的面密度為300克/平方米；增強(qiáng)纖維采用市售的玻璃纖維編織的管套，纖維編織方向以±45°的方向?yàn)橹?，管套編織的?nèi)徑為Φ70πιπι，撐開的內(nèi)徑可達(dá)C>80mm以上。
[0047]操作時(shí)，在內(nèi)芯軟模內(nèi)腔里加一個(gè)自制的充氣氣囊袋，充氣至內(nèi)芯軟模的直徑為Φ 70mm左右，鋪覆4層環(huán)氧樹脂膠膜，再在膠膜上套上12層玻璃纖維編織的管套。鋪覆完成后移至外形模具內(nèi)，稍用力變形安裝在模具的圓弧形的模腔內(nèi)，再固定好上下模具。做一個(gè)真空袋包覆整個(gè)金屬模具，并連通至內(nèi)芯軟模的外型面，抽真空后卸除氣囊袋內(nèi)氣壓并將其從內(nèi)芯軟模內(nèi)腔抽出，使內(nèi)芯軟模內(nèi)腔與外部大氣接通。把安裝好的模具放在熱壓罐內(nèi)，按照以下工藝成型:保持真空袋內(nèi)的真空，熱壓罐內(nèi)的空氣壓力調(diào)至0.6MPa，按2°C /min的升溫速度升溫至180°C，保溫保壓固化2小時(shí)后，停機(jī)降溫至60°C以下后可卸去模具工裝即制造出圓弧形且圓弧頂部截面漸變?yōu)檎叫蔚牟ＡЮw維圓管。
【權(quán)利要求】
1.一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法，其特征在于:(一)外形模具為鋼質(zhì)組合陰膜，模具型面上分布有流膠通孔，每個(gè)流膠通孔從模具內(nèi)型面貫穿至模具外部；(二)內(nèi)置充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模，充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模的外徑及形狀與被成型復(fù)合材料管型件的內(nèi)徑及形狀相對(duì)應(yīng)，氣囊內(nèi)芯軟模端頭設(shè)置充氣嘴(三)熱固性樹脂在預(yù)制成膠膜后先鋪貼在充氣的充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模上，充氣嘴裸露在外(四)增強(qiáng)纖維干紗預(yù)先編織或縫合成管套結(jié)構(gòu)，套在鋪貼有熱固性樹脂膠膜的充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模上，(五)將組合陰膜裝配在套有管套結(jié)構(gòu)以及熱固性樹脂膠膜的充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模上；(六)按照樹脂固化工藝進(jìn)行復(fù)合材料固化，其固化方式為如下之一，(I)利用充氣嘴處對(duì)充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模進(jìn)行補(bǔ)壓，保證充氣管狀氣囊內(nèi)壓力穩(wěn)定在樹脂固化工藝所要求的壓力，用烘箱固化成型，(2)破除充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模兩端的軟模，用真空袋和氣囊內(nèi)芯軟模共同對(duì)全部模具進(jìn)行密封，使內(nèi)芯軟模內(nèi)腔與真空袋外部連通，用熱壓罐加壓加熱成型；(七)固化完成后，解除組合陰膜，取出充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模，得到復(fù)合材料管型件。
2.根據(jù)權(quán)利I的所述的一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法，其特征在于:所述外形模具上分布的流膠通孔的孔徑尺寸在Φ0.5mm?Φ3.0mm之間，孔間距在5_?50mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利I的所述的一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法，其特征在于:所述外形模具至少由兩部分模具組裝而成為組合陰膜。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法，其特征在于:所述在充氣管狀氣囊內(nèi)芯軟模上鋪貼的熱固性樹脂是一層或多層。
5.根據(jù)權(quán)利I所述的一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法，其特征在于:所述的熱固性樹脂是指聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或雙馬來酰亞胺樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利I所述的一種氣囊加壓輔助樹脂膜轉(zhuǎn)移成型復(fù)合材料管型件的方法，其特征在于:所述的熱固性樹脂是指聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或雙馬來酰亞胺樹脂的改性體系。
【文檔編號(hào)】B29L23/00GK104070687SQ201410250380
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】陳蔚, 葉宏軍, 劉立朋, 張晨乾, 成理 申請(qǐng)人:中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司