CN102009501B - 增强型蜂窝夹层结构板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及卫星用蜂窝夹层结构，公开了一种增强型蜂窝夹层结构板，包括上面板[1]的内面粘有上胶膜[2]、下面板[7]的内面粘有下胶膜[6]，蜂窝芯[3]的中间插入有纵增强杆[4]和横增强杆[5]；蜂窝芯[3]、纵增强杆[4]和横增强杆[5]并列粘连在上胶膜[2]和下胶膜[5]中间。本发明还公开了这种结构板的制造方法，将上述整体胶合后放入高温高压炉中固化成型。本发明解决了现有技术结构板的结构质量相对偏大、结构承载能力相对较弱等不足；取得了结构重量轻、承载能力强、适用范围广等有益效果。

Description

增强型蜂窝夹层结构板及其制造方法
技术领域
本发明涉及卫星用蜂窝夹层结构板，本发明还涉及该蜂窝夹层结构板的制造方法。
背景技术
蜂窝夹层结构因其具有较高的强度质量比、较大的刚度质量比、较好的抗疲劳性能等众多的优点，在卫星上得到了广泛的应用。但是，现代新型卫星对结构的承载能力要求越来越高，对结构的重量限制也越来越苛刻，常见的铝合金面板、铝蜂窝夹层结构因其承载能力的不足、重量上还有潜力可挖而得到了一定程度的限制，因此迫切需要提供新型结构形式的蜂窝夹层结构来满足大承载、轻量化的需要。
目前，卫星结构中较多采用铝合金面板、铝蜂窝的夹层结构板，采用0.3mm-0.5mm厚的铝合金面板、J47 C中温(130℃)固化胶膜，导致蜂窝夹层结构板结构质量相对偏大(铝合金的密度为2.78g/cm3)、结构承载能力相对较弱(铝合金的屈服强度仅≥255MPa)。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内类似的资料。
发明内容
为了解决现有技术中蜂窝夹层结构板的结构质量相对偏大、结构承载能力相对较弱等不足，本发明目的的第一方面在于提供一种增强型的蜂窝夹层结构板。利用本发明，可减轻结构板的重量、增加结构板的承载能力。
为了解决现有技术的不足，本发明目的的另一方面，还提供一种增强型的蜂窝夹层结构板的制造方法，从而达到结构轻量化、承载能力强的目的。
为了达到上述发明目的，本发明的第一方面，为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种增强型的蜂窝夹层结构板，该装置包括：
依次粘结的上面板、上胶膜、蜂窝芯、下胶膜和下面板；上面板的内面粘有上胶膜、下面板的内面粘有下胶膜，蜂窝芯的中间插入有纵增强杆和横增强杆；上述蜂窝芯、纵增强杆和横增强杆并列粘连在上胶膜和下胶膜中间。
本发明的另一方面，为解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种的增强型的蜂窝夹层结构板的制造方法，该方法包括如下步骤：
采用碳纤维板作为工装模板，先将上面板、下面板和蜂窝芯、纵增强杆、横增强杆通过上胶膜、下胶膜粘接。然后整体放入高温高压炉中固化成型；蜂窝板固化操作中均匀布置热电偶的摆放位置及数量，确保固化过程中温度控制的准确性，减小蜂窝板自身、蜂窝板与成型平台之间的温差；固化全过程中，控制热电偶间温差在10℃以内。
上述上面板、下面板采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂，面板的铺层方式为0°/90°/±45°，采取单向碳纤维预浸布手工铺层，热压罐加热至180℃、加压固化成型；固化后通过机械加工面板的孔位和外形。
上述纵增强杆、横增强杆，采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂，铺层方式为0°2/±45°/0°2/±45°；采用铺层/缠绕法整体成型成矩形管状，0°层采用无纬胶布铺层，±45°层采用缠绕法成型；采用真空袋—热压罐法固化；纵增强杆、横增强杆之间在固化前用铝合金接头连接，通过J133胶固定。
本发明增强型的蜂窝夹层结构板及其制造方法，由于对面板、胶膜、蜂窝芯、增强杆等进行特定选材，对制作工艺进行了专门设计，其中，T800H-12K碳纤维单丝的拉伸强度≥5400MPa，拉伸模量≥290GPa，断裂延伸率≥2.1％，线密度≥445g/km；T800H-12K碳纤维面板的拉伸强度≥600MPa；J-78B胶膜的胶接剪切强度≥23Mpa；蜂窝夹层结构平压强度≥0.60MPa。经过卫星的模态试验、力学试验(振动、噪声、冲击)、热试验(热平衡、热真空)等一系列试验证明，应用本发明增强型的蜂窝夹层结构板，结构质量相对较小，承载能力显著增强。因此，本发明达到了结构轻量化的要求，取得了承载能力强、适用范围广等有益效果，应用前景广泛。
附图说明
附图是本发明增强型的蜂窝夹层结构板的结构示意图。
图中标记为：1.上面板、2.上胶膜、3.蜂窝芯、4.纵增强杆、5.横增强杆、6.下胶膜、7.下面板。
具体实施方式
本发明增强型的蜂窝夹层结构板及其制造方法为碳纤维面板、铝蜂窝夹层结构，由T800H-12K碳纤维面板、J-78B胶膜、蜂窝芯、T800H-12K碳纤维增强杆组成。
下面结合附图对本发明的第一方面，一种增强型的蜂窝夹层结构板的实施例进行描述。
附图是本发明增强型的蜂窝夹层结构板的结构示意图。如附图实施例所示，该装置包括：依次粘结的上面板1、上胶膜2、蜂窝芯3、下胶膜6和下面板7；上面板1的内面粘有上胶膜2、下面板7的内面粘有下胶膜6，蜂窝芯3的中间插入有纵增强杆4和横增强杆5；蜂窝芯3、纵增强杆4和横增强杆5并列粘连在上胶膜2和下胶膜5中间。
本实施例中：
上面板1、下面板7采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂，厚度0.3～0.5mm。上胶膜2、下胶膜6采用J-78B，厚度控制在0.10mm～0.20mm，能够在90℃左右温度时固化。蜂窝芯3采用5-0.04正六边形有空耐久铝蜂窝芯子，节点强度≥1.47N/cm。纵增强杆4、横增强杆5，采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂。
下面对本发明的第二方面，对上述增强型的蜂窝夹层结构板的制造方法进行描述。该方法包括如下步骤：
采用碳纤维板作为工装模板，先将上面板1、下面板7和蜂窝芯3、纵增强杆4、横增强杆5通过上胶膜2、下胶膜6粘接，然后整体放入高温高压炉中固化成型。蜂窝板固化操作中均匀布置热电偶的摆放位置及数量，确保固化过程中温度控制的准确性，通过减小蜂窝板自身、蜂窝板与成型平台之间的温差，从而减少蜂窝板由于温差而产生的变形。规定固化全过程控制热电偶间温差在10℃以内。
上述上面板1、下面板7采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂，面板的铺层方式为0°/90°/±45°，采取单向碳纤维预浸布手工铺层，热压罐加热至180℃、加压固化成型。固化后通过机械加工面板的孔位和外形。
上述纵增强杆4、横增强杆5，采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂，铺层方式为0°2/±45°/0°2/±45°；采用铺层/缠绕法整体成型成矩形管状，0°层采用无纬胶布铺层，±45°层采用缠绕法成型；固化采用真空袋—热压罐法。纵增强杆4、横增强杆5之间在固化前用铝合金接头连接，通过J133胶固定。增强杆满足特定位置适应大载荷的需要。
本发明由于采用特殊材料和工艺，其中：T800H-12K碳纤维单丝的拉伸强度≥5400MPa，拉伸模量≥290GPa，断裂延伸率≥2.1％，线密度≥445g/km；T800H-12K碳纤维面板的拉伸强度≥600MPa；J-78B胶膜的胶接剪切强度≥23Mpa；蜂窝夹层结构平压强度≥0.60MPa。因此，达到了承载能力强、结构质量轻的发明目的。
经过卫星的模态试验、力学试验(振动、噪声、冲击)、热试验(热平衡、热真空)等一系列试验证明，本发明增强型的蜂窝夹层结构板达到了结构质量较轻、承载能力增加、适用范围扩大的目的。该增强型的蜂窝夹层结构板满足系统要求，对于卫星结构减轻重量、增强承载能力具有重大的意义。

Claims (4)

1.一种增强型的蜂窝夹层结构板，其特征在于，该装置包括：
依次粘结的上面板[1]、上胶膜[2]、蜂窝芯[3]、下胶膜[6]和下面板[7]；上面板[1]的内面粘有上胶膜[2]、下面板[7]的内面粘有下胶膜[6]，蜂窝芯[3]的中间插入有纵增强杆[4]和横增强杆[5]；所述的蜂窝芯[3]、纵增强杆[4]和横增强杆[5]并列粘连在所述的上胶膜[2]和下胶膜[6]中间；
所述的上面板[1]、下面板[7]采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂，厚度0.3～0.5mm，面板的铺层方式为0°/90°/±45°，采取单向碳纤维预浸布手工铺层，热压罐加热至180℃加压固化成型，固化后通过机械加工面板的孔位和外形；
所述的上胶膜[2]、下胶膜[6]采用能够在90℃左右温度时固化的J-78B胶膜，厚度控制在0.10mm～0.20mm；
所述的蜂窝芯[3]采用5-0.04正六边形有孔耐久铝蜂窝芯子，节点强度≥1.47N/cm；
所述的纵增强杆[4]、横增强杆[5]，采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂，铺层方式为0°2/±45°/0°2/±45°；采用铺层/缠绕法整体成型成矩形管状，0°层采用无纬胶布铺层，±45°层采用缠绕法成型；采用真空袋一热压罐法固化；纵增强杆[4]、横增强杆[5]之间在固化前用铝合金接头连接，通过J133胶固定。
2.一种如权利要求1所述的蜂窝夹层结构板的制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
采用碳纤维板作为工装模板，先将上面板[1]、下面板[7]和蜂窝芯[3]纵增强杆[4]、横增强杆[5]通过上胶膜[2]、下胶膜[6]粘接；然后，整体放入高温高压炉中固化成型；蜂窝板固化操作中均匀布置热电偶的摆放位置及数量，确保固化过程中温度控制的准确性，减小蜂窝板自身、蜂窝板与成型平台之间的温差；固化全过程中，控制热电偶间温差在10℃以内。
3.如权利要求2所述的蜂窝夹层结构板的制造方法，其特征在于：所述的上面板[1]、下面板[7]采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂，面板的铺层方式为0°/90°/±45°，采取单向碳纤维预浸布手工铺层，热压罐加热至180℃加压固化成型；固化后通过机械加工面板的孔位和外形。
4.如权利要求2所述的蜂窝夹层结构板的制造方法，其特征在于：所述的纵增强杆[4]、横增强杆[5]，采用T800H-12K碳纤维/AG80环氧树脂，铺层方式为0°2/±45°/0°2/±45°；采用铺层/缠绕法整体成型成矩形管状，0°层采用无纬胶布铺层，±45°层采用缠绕法成型；采用真空袋-热压罐法固化；纵增强杆[4]、横增强杆[5]之间在固化前用铝合金接头连接，通过J133胶固定。
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