本發(fā)明涉及纖維復(fù)材成型領(lǐng)域，尤其涉及HSM工藝在機(jī)翼成型中的應(yīng)用及其機(jī)翼的成型方法。
背景技術(shù)：
機(jī)翼的主要功用是產(chǎn)生升力，以支持飛機(jī)在空中飛行；同時(shí)也起一定的穩(wěn)定和操縱作用，是飛機(jī)必不可少的部件。機(jī)翼是不對(duì)稱(chēng)的，機(jī)翼頂部彎曲，而底部相對(duì)較平。根據(jù)流體力學(xué)的基本原理，流動(dòng)慢的大氣壓強(qiáng)較大，而流動(dòng)快的大氣壓強(qiáng)較小，這樣機(jī)翼下表面的壓強(qiáng)就比上表面的壓強(qiáng)高，換一句話說(shuō)，就是大氣施加與機(jī)翼下表面的壓力(方向向上)比施加于機(jī)翼上表面的壓力(方向向下)大，二者的壓力差便形成了飛機(jī)的升力。
目前傳統(tǒng)纖維復(fù)材機(jī)翼的成型方式有三種：
第一種是手糊工藝，設(shè)備投入少，制品外觀優(yōu)良，但也存在如下問(wèn)題：1、溶劑揮發(fā)污染環(huán)境危害健康；2、纖維材料層間結(jié)合力不佳，制品強(qiáng)度不夠高；3、制程工序較長(zhǎng)。
第二種是樹(shù)脂傳遞模塑(Resin Transfer Moulding,簡(jiǎn)稱(chēng)RTM)是將樹(shù)脂注入到閉合模具中浸潤(rùn)增強(qiáng)材料并固化的工藝方法，克服了溶劑揮發(fā)對(duì)環(huán)境的影響，該工藝目前也存在問(wèn)題：1、纖維材料層間結(jié)合力不佳，制品強(qiáng)度不夠高；2、需要模具和設(shè)備的投入。
第三種是模壓成型工藝，該工藝可以很好的提高制品的層間結(jié)合力獲得高強(qiáng)度制品，不足之處是：1、在成型過(guò)程中需要中間加預(yù)型的芯材，通常采用巴沙木或者PU塊材；2、芯材的預(yù)型需要額外的投入增加工序和成本；3、PU塊芯材存在后加溫會(huì)收縮的問(wèn)題，影響制品強(qiáng)度；4、制品外觀不良率較高。
第四種是風(fēng)管內(nèi)充氣模壓成型，制品預(yù)型時(shí)包覆有風(fēng)管，在模壓成型過(guò)程中對(duì)風(fēng)管進(jìn)行內(nèi)充氣，從而使制品充滿(mǎn)模腔，樹(shù)脂固化后，開(kāi)模獲得制品，該工藝存在一個(gè)難以克服的問(wèn)題，由于風(fēng)管會(huì)漏氣，存在2%-5%的不良品，另外制品的外觀的不良率也較高，需要通過(guò)修補(bǔ)的工藝來(lái)彌補(bǔ)，增加成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種HSM工藝在機(jī)翼成型中的應(yīng)用及其輕質(zhì)高強(qiáng)，光滑富有流線型的機(jī)翼成型方法，該成型方法可減少纖維材料的使用，降低成本，批量連續(xù)化生產(chǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的， 本發(fā)明提供HSM熱自膨脹成型工藝在機(jī)翼成型中的應(yīng)用。
進(jìn)一步，方法為，
裁切：根據(jù)機(jī)翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、纖維預(yù)浸布；
卷制品預(yù)型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹纖維預(yù)浸布；
入模成型：將所得預(yù)型好的制品，放入機(jī)翼模具合模蓋緊，對(duì)模具進(jìn)行加熱使纖維預(yù)浸布高溫固化，在加熱程序作用下進(jìn)行高能膠HSM成型，機(jī)翼成型完成；
冷卻脫模：對(duì)成型好的模具進(jìn)行冷卻操作，冷卻至合理溫度，開(kāi)模取出機(jī)翼。
進(jìn)一步，所述芯材型高能膠是指在一定溫度范圍內(nèi)啟動(dòng)膨脹的熱固性膨脹復(fù)合片材，膨脹后起到芯材填充支撐，提高機(jī)翼強(qiáng)度的效果，啟動(dòng)膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產(chǎn)生的壓力范圍0.1-20MPa；芯材型高能膠在啟動(dòng)膨脹溫度下會(huì)體積膨脹，產(chǎn)生由里向外的壓力，由于外在模具的限制，會(huì)根據(jù)模具形狀固化成型。
任選的，所述包覆型高能膠是指在一定溫度范圍內(nèi)可以啟動(dòng)膨脹的熱塑性膨脹復(fù)合片材，膨脹后起到填補(bǔ)間隙的效果，最終獲得光滑流線型的機(jī)翼外觀，啟動(dòng)膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產(chǎn)生的壓力范圍0.1-20MPa；包覆型高能膠在啟動(dòng)膨脹溫度下會(huì)體積膨脹，也會(huì)產(chǎn)生由里向外的壓力，維持高溫高壓的內(nèi)部環(huán)境下，包覆型高能膠的熱塑性能，使其具有良好的流動(dòng)性可以很好的填補(bǔ)芯材型高能膠邊緣的臺(tái)階間隙，致使最外層的纖維布整理受力均勻，獲得流線型的外觀。
任選的，所述纖維預(yù)浸布是碳纖維預(yù)浸布或者玻璃纖維預(yù)浸布。
進(jìn)一步，所述入模成型步驟中模具加熱使預(yù)浸布高溫固化的溫度為100-240℃，時(shí)間為10-120min；確保樹(shù)脂完全固化，達(dá)到最佳的固化的力學(xué)性能。
進(jìn)一步，所述冷卻脫模步驟中，冷卻操作的降溫速率為10℃/min-50℃/min,冷卻至15-100℃。
本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種機(jī)翼的成型方法，其特征在于，步驟為，
裁切：根據(jù)機(jī)翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、纖維預(yù)浸布；
卷制品預(yù)型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹纖維預(yù)浸布；
入模成型：將所得預(yù)型好的制品，放入機(jī)翼模具合模蓋緊，對(duì)模具進(jìn)行加熱使纖維預(yù)浸布高溫固化，在加熱程序作用下進(jìn)行高能膠HSM成型，機(jī)翼成型完成；
冷卻脫模：對(duì)成型好的模具進(jìn)行冷卻操作，冷卻至合理溫度，開(kāi)模取出機(jī)翼。
進(jìn)一步，所述芯材型高能膠是指在一定溫度范圍內(nèi)可以啟動(dòng)膨脹的熱固性膨脹復(fù)合片材，膨脹后起到芯材填充支撐，提高機(jī)翼強(qiáng)度的效果，啟動(dòng)膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產(chǎn)生的壓力范圍0.1-20MPa；
任選的，所述包覆型高能膠是指在一定溫度范圍內(nèi)可以啟動(dòng)膨脹的熱塑性膨脹復(fù)合片材，膨脹后起到填補(bǔ)間隙的效果，最終獲得光滑流線型的機(jī)翼外觀，啟動(dòng)膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產(chǎn)生的壓力范圍0.1-20MPa；
任選的，所述纖維預(yù)浸布是碳纖維預(yù)浸布或者玻璃纖維預(yù)浸布。
進(jìn)一步，所述入模成型步驟中，模具加熱使預(yù)浸布高溫固化的溫度為100-240℃，時(shí)間為10-120min。
進(jìn)一步，所述冷卻脫模步驟中，冷卻操作的降溫速率為10℃/min-50℃/min,冷卻至15-100℃。
本發(fā)明還提供所述機(jī)翼的成型方法制備得到的機(jī)翼。
本發(fā)明所述的HSM（Head Self Molding）熱自膨脹成型工藝，是指高能膠在膨脹溫度范圍內(nèi)，受熱自身膨脹，在密閉模腔內(nèi)產(chǎn)生壓力，由內(nèi)到外作用于外層的纖維預(yù)浸料充滿(mǎn)整個(gè)模腔，固化定型。
本發(fā)明的有益效果：
1、提高纖維層間結(jié)合力（各層材料在高能膠膨脹力的作用下受到擠壓，結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，因此結(jié)合力更好，強(qiáng)度也提高）。獲得輕質(zhì)高強(qiáng)的機(jī)翼制品。
2、內(nèi)部填充有高能膠材料，保障強(qiáng)度的同時(shí)，可以減少纖維材料的使用，從而降低成本。
3、獲得光滑富有流線型的機(jī)翼。
4、該工藝可以顯示批量連續(xù)化生產(chǎn)，極大提高產(chǎn)能。
本發(fā)明創(chuàng)造性的使用兩種不同功能的高能膠，在芯材高能膠外部又包裹了包覆型的高能膠，獲得飽滿(mǎn)流暢的機(jī)翼外觀?，F(xiàn)有技術(shù)都是使用一種高能膠，例如多層高能膠疊加作為芯材，在膨脹后，各層邊緣會(huì)有難以克服的臺(tái)階痕跡，最終造成機(jī)翼外觀不夠流暢，影響使用效果。
本發(fā)明所述的兩種高能膠；其中芯材型高能膠是熱固性膨脹復(fù)合片材，比如廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-320、HR-312-W、HR-318、HR-330；包覆型高能膠是熱塑性膨脹復(fù)合片材，比如廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-313。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市購(gòu)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
所述方法步驟為：
裁切：根據(jù)機(jī)翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、纖維預(yù)浸布；
卷制品預(yù)型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹纖維預(yù)浸布；
入模成型：將所得預(yù)型好的制品，放入機(jī)翼模具合模蓋緊，對(duì)模具進(jìn)行加熱，在加熱程序作用下進(jìn)行高能膠HSM成型，同時(shí)纖維預(yù)浸布高溫固化，機(jī)翼成型完成；
冷卻脫模：對(duì)成型好的模具進(jìn)行冷卻操作，冷卻至合理溫度，開(kāi)模取出機(jī)翼。
其中所述芯材型高能膠是指在一定溫度范圍內(nèi)可以啟動(dòng)膨脹的熱固性膨脹復(fù)合材料，膨脹后起到芯材填充支撐，提高機(jī)翼強(qiáng)度的效果，啟動(dòng)膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產(chǎn)生的壓力范圍0.1-20MPa；
任選的，所述包覆型高能膠是指在一定溫度范圍內(nèi)可以啟動(dòng)膨脹的熱塑性膨脹復(fù)合材料，由于高溫的熱塑性配合芯材型高能膠使用可以起到填補(bǔ)間隙的效果，最終獲得光滑流線型的機(jī)翼外觀，啟動(dòng)膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產(chǎn)生的壓力范圍0.1-20MPa；
任選的，所述纖維預(yù)浸布是碳纖維預(yù)浸布或者玻璃纖維預(yù)浸布。
進(jìn)一步，所述入模成型步驟中，模具加熱和預(yù)浸布高溫固化的溫度為100-240℃，時(shí)間為10-120min；
進(jìn)一步，所述冷卻脫模步驟中，冷卻操作的降溫速率為10℃/min-50℃/min,冷卻至15-100℃。
以下實(shí)施例中所用芯材型高能膠是熱固性膨脹復(fù)合片材，比如廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-320、HR-312-W、HR-318、HR-330；包覆型高能膠是熱塑性膨脹復(fù)合片材，比如廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-313。
實(shí)施例1：機(jī)翼的成型方法
裁切：根據(jù)機(jī)翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、碳纖維預(yù)浸布；
卷制品預(yù)型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹碳纖維預(yù)浸布；
入模成型：將所得預(yù)型好的制品，放入機(jī)翼模具合模蓋緊，對(duì)模具進(jìn)行加熱（溫度為100℃，時(shí)間為120min），在加熱程序作用下進(jìn)行高能膠HSM成型，同時(shí)碳纖維預(yù)浸布高溫固化（溫度為100℃，時(shí)間為120min），機(jī)翼成型完成；
冷卻脫模：對(duì)成型好的模具進(jìn)行冷卻操作（降溫速率為10℃/min）,冷卻至15℃，開(kāi)模取出機(jī)翼。
所述芯材型高能膠是熱固性膨脹復(fù)合片材，為廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-318；包覆型高能膠是熱塑性膨脹復(fù)合片材，為廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-313。
所得機(jī)翼輕質(zhì)高強(qiáng)，光滑富有流線型。
實(shí)施例2：機(jī)翼的成型方法
裁切：根據(jù)機(jī)翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、玻璃纖維預(yù)浸布；
卷制品預(yù)型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹玻璃纖維預(yù)浸布；
入模成型：將所得預(yù)型好的制品，放入機(jī)翼模具合模蓋緊，對(duì)模具進(jìn)行加熱（溫度為100℃，時(shí)間為120min），在加熱程序作用下進(jìn)行高能膠HSM成型，同時(shí)玻璃纖維預(yù)浸布高溫固化（溫度為240℃，時(shí)間為10min），機(jī)翼成型完成；
冷卻脫模：對(duì)成型好的模具進(jìn)行冷卻操作（降溫速率為50℃/min）,冷卻至100℃，開(kāi)模取出機(jī)翼。
所述芯材型高能膠是熱固性膨脹復(fù)合片材，為廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-320；包覆型高能膠是熱塑性膨脹復(fù)合片材，為廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-313。
所得機(jī)翼輕質(zhì)高強(qiáng)，光滑富有流線型。
實(shí)施例3：機(jī)翼的成型方法
裁切：根據(jù)機(jī)翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、玻璃纖維預(yù)浸布；
卷制品預(yù)型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹玻璃纖維預(yù)浸布；
入模成型：將所得預(yù)型好的制品，放入機(jī)翼模具合模蓋緊，對(duì)模具進(jìn)行加熱（溫度為100℃，時(shí)間為120min），在加熱程序作用下進(jìn)行高能膠HSM成型，同時(shí)玻璃纖維預(yù)浸布高溫固化（溫度為180℃，時(shí)間為60min），機(jī)翼成型完成；
冷卻脫模：對(duì)成型好的模具進(jìn)行冷卻操作（降溫速率為30℃/min）,冷卻至50℃，開(kāi)模取出機(jī)翼。
所述芯材型高能膠是熱固性膨脹復(fù)合片材，為廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-312-W；包覆型高能膠是熱塑性膨脹復(fù)合片材，為廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-313。
所得機(jī)翼輕質(zhì)高強(qiáng)，光滑富有流線型。
實(shí)施例4：機(jī)翼的成型方法
裁切：根據(jù)機(jī)翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、玻璃纖維預(yù)浸布；
卷制品預(yù)型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹玻璃纖維預(yù)浸布；
入模成型：將所得預(yù)型好的制品，放入機(jī)翼模具合模蓋緊，對(duì)模具進(jìn)行加熱（溫度為100℃，時(shí)間為120min），在加熱程序作用下進(jìn)行高能膠HSM成型，同時(shí)玻璃纖維預(yù)浸布高溫固化（溫度為200℃，時(shí)間為80min），機(jī)翼成型完成；
冷卻脫模：對(duì)成型好的模具進(jìn)行冷卻操作（降溫速率為40℃/min）,冷卻至60℃，開(kāi)模取出機(jī)翼。
所述芯材型高能膠是熱固性膨脹復(fù)合片材，為廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-330；包覆型高能膠是熱塑性膨脹復(fù)合片材，為廈門(mén)市豪爾新材料股份有限公司生產(chǎn)的HR-313。
所得機(jī)翼輕質(zhì)高強(qiáng)，光滑富有流線型。
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。