CN101122362A - 一种纤维增强复合点阵夹芯板及其制造方法 - Google Patents

一种纤维增强复合点阵夹芯板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种纤维增强复合材料点阵夹芯板及其制造方法，它涉及点阵夹芯板及其制造方法。它解决了现有金属点阵夹芯板成型困难，使用材料只是局限在金属材料的问题，本发明的点阵设在纤维复合上面板(1)与纤维复合下面板(3)之间，点阵由若干根纤维复合柱(2)构成，纤维复合柱(2)的上端与纤维复合上面板(1)固接，纤维复合柱(2)的下端与纤维复合下面板(3)固接。制备方法一、设计清理模具，并涂上脱模剂；二、预浸料剪裁成设计的尺寸挫成杆，将杆放入模具孔内；三、铺放上面板和下面板；四、加温加压固化，即得纤维复合材料点阵夹芯板。本发明的纤维增强复合材料点阵夹芯板与传统金属点阵夹芯板相比较具有更高的比强度、比刚度，易于设计。

Description

一种纤维增强复合点阵夹芯板及其制造方法
技术领域
本发明涉及纤维增强复合材料点阵夹芯板及其制造方法。
背景技术
点阵夹芯结构是为了满足工程结构轻型化和多功能化要求而设计出来的一种新型结构。点阵材料除了承载，其自身也是优良的紧凑热交换器。同时，如果在点阵夹芯结构的面板内预先埋设传递功率的晶体管网络，则可花费极小的能量局部促动部分点阵微型杆以实现宏观结构的弯曲和扭转变形；若在面板和孔穴内预埋热管，则可实现热量的自主交换；若在结构的面板和孔穴内分散配置电源，则可为制动、隔振乃至飞行器提供能源。因此，点阵夹芯结构成为当前国际上认为最有前景的新一代先进、轻质、超强韧多功能材料。目前，相关的研究者提出了点阵材料的多种拓扑结构，其制备方案为基于金属纤维编织工艺基础之上的网系叠层点焊方案、熔模铸造方案和基于微接触印刷技术基础上的扎制-电镀焊接方案，所采用的材料为铝、钢等，并没有使用复合材料的。现有的点阵夹芯板成形困难，并且使用材料仅局限在金属材料。
发明内容
本发明为了解决现有点阵夹芯板成形困难，并且使用材料只是局限在金属材料的问题，本发明提供了一种纤维增强复合点阵夹芯板及其制造方法，解决上述问题的具体技术方案如下：
本发明的纤维增强复合点阵夹芯板由纤维复合上面板、纤维复合下面板和点阵构成，点阵设在纤维复合上面板与纤维复合下面板之间，点阵由若干根纤维复合柱构成，纤维复合柱的上端与纤维复合上面板固接，纤维复合柱的下端与纤维复合下面板固接。
本发明的纤维增强复合点阵夹芯板的制造方法的步骤如下：
步骤一、(干法)设计清理模具，将设计制作的模具表面清理干净，并涂上脱模剂；
步骤二、预浸料剪裁成设计的尺寸，沿0度方向挫成杆，将挫成的杆放入模具孔内；
步骤三、主装模具；在模具表面与预浸料杆之间铺设面板厚度一半的预浸料，将预浸料杆分成若干等分，填充在每层预浸料之间的空隙内，铺完一半后，预浸料杆端部被埋在这四层预浸料内，再铺放剩余层；
步骤四、将步骤三铺设完成的纤维体放在液压机上加温加压固化，固化温度为150～180℃，温度维持2.5～3.5小时，固化压力为1～2Mpa，即制得纤维增强复合材料点阵夹芯板。
本发明的纤维增强复合点阵夹芯板的制造方法的步骤如下：
步骤一、(湿法)设计清理模具，将模具表面清理干净，并涂上脱模剂；
步骤二、在模具的上表面与下表面铺设增强纤维层，根据结构设计需要铺设的增强纤维层为若干层，先铺设上面板与下面板各一半厚度的纤维；
步骤三、用纤维丝将已经铺设好的上面板与下面板缝合在一起，缝合步长就是模具上孔间距(孔间距的大小根据结构要求的强度和刚度要求而定，强度刚度要求高，孔间距则较小)；
步骤四、在步骤三缝合后的上面板与下面板上再将剩余层的纤维铺设完成；
步骤五、将步骤四铺设完成的纤维体放入一个闭合的模腔内，模腔高度为点阵夹芯板的高度，将模具密封好；
步骤六、向步骤五的纤维体内注射基体材料，待基体材料完全浸透上面板与下面板表面及孔内；
步骤七、待基体固化成型，即制得纤维增强复合材料点阵夹芯板。
基体材料采用环氧树脂。
本发明的纤维增强复合材料点阵夹芯板成形方法与传统金属点阵夹芯板相比较，成形容易，并且材料选择面宽。该板具有超轻质、高比刚度、高比强度、可设计性强以及满足多功能化要求的需要。
附图说明
图1是本发明纤维增强复合材料点阵夹芯板的结构示意图，图2是柱采用倾斜45度的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1描述本实施方式。本实施方式由纤维复合上面板1、纤维复合下面板3和点阵构成，点阵设在纤维复合上面板1与纤维复合下面板3之间，点阵由若干根纤维复合柱2构成，纤维复合柱2的上端与纤维复合上面板1固接，纤维复合柱2的下端与纤维复合下面板3固接。
具体实施方式二：结合图1、图2描述本实施方式，本实施方式的柱采用垂直或倾斜45度。
具体实施方式三：本实施方式纤维增强复合材料点阵夹芯板制造方法的步骤如下：
步骤一、(干法)设计清理模具，将设计制作的模具表面清理干净，并涂上脱模剂，脱模剂用型号为XTEND818；
步骤二、预浸料剪裁成设计的尺寸，沿0度方向挫成杆，将挫成的杆放入模具孔内；
步骤三、主装模具；在模具表面与预浸料杆之间铺设面板厚度一半的预浸料，将预浸料杆分成若干等分，填充在每层预浸料之间的空隙内，铺完一半后，预浸料杆端部被埋在这四层预浸料内，再铺放剩余层；
步骤四、将步骤三铺设完成的纤维体放在液压机上加温、加压固化，固化温度为150～180℃，温度维持2.5～3.5小时，固化压力为1～2Mpa，即制得纤维增强复合材料点阵夹芯板。
具体实施方式四：本实施方式步骤四中的固化温度为165℃，温度维持3小时；固化压力为1.5Mpa。
具体实施方式五：本实施方式纤维增强复合材料点阵夹芯板制造方法的步骤如下：
步骤一、(湿法)设计清理模具，将模具表面清理干净，并涂上脱模剂，脱模剂采用的型号为XTEND818；
步骤二、在模具的上表面与下表面铺设增强纤维层，根据结构设计需要铺设的增强纤维层为若干层，先铺设上面板与下面板各一半厚度的纤维；
步骤三、用纤维丝将已经铺设好的上面板与下面板缝合在一起，缝合步长是模具上的孔间距(孔间距的大小根据结构要求的强度和刚度要求而定，强度刚度要求高，孔间距则较小)；
步骤四、在步骤三缝合后的上面板与下面板上再将剩余层的纤维铺设完成；
步骤五、将步骤四铺设完成的纤维体放入一个闭合的模腔内，模腔高度为点阵夹芯板的高度，将模具密封好；
步骤六、向步骤五的纤维体内注射基体材料，待基体材料完全浸透上面板与下面板表面及孔内；
步骤七、待基体固化成型，即制得纤维增强复合材料点阵夹芯板。
具体实施方式六：本实施方式步骤二中在模具的上表面与下表面铺设增强纤维层，根据结构设计需要铺设的增强纤维层为八层，先铺设上面板与下面板各四层的纤维。其它步骤与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式基体材料采用环氧树脂。

Claims (10)

1.纤维增强复合材料点阵夹芯板，它由纤维复合上面板(1)、纤维复合下面板(3)和点阵构成，其特征在于点阵设在纤维复合上面板(1)与纤维复合下面板(3)之间，点阵由若干根纤维复合柱(2)构成，纤维复合柱(2)的上端与纤维复合上面板(1)固接，纤维复合柱(2)的下端与纤维复合下面板(3)固接。
2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料点阵夹芯板，其特征在于纤维复合柱(2)垂直于纤维复合上面板(1)和纤维复合下面板(3)。
3.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料点阵夹芯板，其特征在于纤维复合柱(2)与纤维复合上面板(1)和纤维复合下面板(3)之间成45度角。
4.权利要求1所述的纤维增强复合材料点阵夹芯板的制造方法，其特征在于该方法的步骤如下：
步骤一、设计清理模具，将设计制作的模具表面清理干净，并涂上脱模剂；
步骤二、预浸料剪裁成设计的尺寸，沿0度方向挫成杆，将挫成的杆放入模具孔内；
步骤三、主装模具；在模具表面与预浸料杆之间铺设面板厚度一半的预浸料，将预浸料杆分成若干等分，填充在每层预浸料之间的空隙内，铺完一半后，预浸料杆端部被埋在这四层预浸料内，再铺放剩余层；
步骤四、将步骤三铺设完成的纤维体放在液压机上加温加压固化，固化温度为150～180℃，温度维持2.5～3.5小时，固化压力为1～2Mpa，即制得纤维增强复合材料点阵夹芯板。
5.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料点阵夹芯板的制造方法，其特征在于步骤四中固化温度为165℃，温度维持3小时。
6.根据权利要求4所述的纤维增强复合材料点阵夹芯板的制造方法，其特征在于步骤四中固化压力为1.5Mpa。
7.权利要求1所述的纤维增强复合材料点阵夹芯板的制造方法，其特征在于该方法的步骤如下：
步骤一、设计清理模具，将模具表面清理干净，并涂上脱模剂；
步骤二、在模具的上表面与下表面铺设增强纤维层，根据结构设计需要铺设的增强纤维层为若干层，先铺设上面板与下面板各一半厚度的纤维；
步骤三、用纤维丝将已经铺设好的上面板与下面板缝合在一起，缝合的步长是模具上的孔间距；
步骤四、在步骤三缝合后的上面板与下面板上再将剩余层的纤维铺设完成；
步骤五、将步骤四铺设完成的纤维体放入一个闭合的模腔内，模腔高度为点阵夹芯板的高度，将模具密封好；
步骤六、向步骤五的纤维体内注射基体材料，待基体材料完全浸透上面板与下面板表面及孔内；
步骤七、待基体固化成型，即制得纤维增强复合材料点阵夹芯板。
8.根据权利要求7所述的纤维增强复合材料点阵夹芯板的制造方法，其特征在于步骤二中在模具的上表面与下表面铺设增强纤维层，根据结构设计需要铺设的增强纤维层为八层，先铺设上面板与下面板各四层的纤维。
9.根据权利要求7所述的纤维增强复合材料点阵夹芯板的制造方法，其特征在于步骤五的基体材料采用环氧树脂。
10.根据权利要求4或7所述的纤维增强复合材料点阵夹芯板及制造方法，其特征在于脱模剂采用的型号为XTEND818。
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Granted publication date: 20090603

Termination date: 20160919