CN102490361A - 一种树脂基复合材料预浸胶带搭接续带方法 - Google Patents

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何晓东
史耀耀
俞涛
岳洋
左安邦
彭家浩
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Abstract

本发明提出了一种树脂基复合材料预浸胶带搭接续带方法，通过加热使预浸胶带中的树脂基体融为黏性流体，加压后树脂基体流动使两段预浸胶带中的纤维增强体紧密贴合，树脂基体冷却后凝固保持纤维增强体间紧密贴合状态，最终由纤维增强体之间的静摩擦力承受拉力，获得具有抗拉强度的连续胶带从而实现缠绕时预浸胶带的续接。使用该方法时无需使用其他材料续接且不破坏预浸胶带结构，避免了手工缝纫续接时缝纫线和针孔产生的杂质和应力集中点，实现了无杂质、无破坏的复合材料预浸胶带续接，提高了缠绕制品质量。

Description

一种树脂基复合材料预浸胶带搭接续带方法
技术领域
本发明涉及复合材料缠绕、铺放成型技术领域，具体是一种树脂基复合材料预浸胶带搭接续带方法。
背景技术
树脂基复合材料具有高比强度、高比刚度、独特的可设计性和良好的可加工性等特点，广泛应用于航空航天、国防及民用等诸多领域，其中树脂基复合材料预浸胶带广泛应用于复合材料缠绕、铺放成型工艺，将增强纤维按规则编织形成布状纤维增强体并浸入树脂基体溶剂中，通过若干工序控制增强纤维中树脂基体的含量，经过烘干、剪裁等工艺最终获得树脂基复合材料预浸胶带。缠绕成型过程中，完成一件零件需要上千米的预浸胶带，而目前缠绕设备所能装载的预浸胶带长度最长为300米，因此缠绕过程中需要对预浸胶带进行搭接续带，从而完成缠绕成型工艺。
目前预浸胶带的续带主要通过手工缝接的方式实现。手工缝接的续带方式降低了缠绕成型的效率，预浸胶带接头处的缝纫线成为缠绕过程中的掺杂材料，同时缝纫时在预浸胶带上产生的针孔形成了应力集中点，这些掺杂材料和应力集中点的存在，造成缠绕制品的实际性能偏离了设计性能，产品一致性差且增加了制造成本。随着航空航天飞行器设计制造技术的进步，要求缠绕制品性能偏差减小，因此需要研究一种新型的预浸胶带搭接续带方法，实现预浸胶带无杂质、无损的续接，以提高缠绕制品质量。
发明内容
要解决的技术问题
为了克服现有手工缝接复合材料预浸胶带效率低、工序复杂、出现掺杂材料等缺陷，本发明提出了一种树脂基复合材料预浸胶带搭接续带方法，通过热压搭接，实现了复合材料预浸胶带的快速、无掺杂、无损续带工艺。
技术方案
本发明提出的树脂基复合材料预浸胶带搭接续带方法，利用加热、加压的方式使两段复合材料预浸胶带搭接在一起，形成一条连续的预浸胶带。
本发明的技术方案为：
所述一种树脂基复合材料预浸胶带搭接续带方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将要搭接的两段预浸胶带的接头部分重叠100mm～200mm，并将两段预浸胶带的侧边对齐；
步骤2：将两段预浸胶带的重叠部分置于40℃～60℃的温度场中，使重叠部分表面的树脂基体融化成黏性流体；
步骤3：对处于40℃～60℃的温度场中的两段预浸胶带重叠部分施加5～10Kg/cm2的垂直于重叠面的压力，并保持至少8秒的加压状态，使两段预浸胶带重叠部分的纤维增强体贴合；
步骤4：将经过步骤3处理后的两段预浸胶带重叠部分在室温下冷却，使两段预浸胶带重叠部分的树脂基体凝固，完成两段预浸胶带的搭接续带。
有益效果
本发明提出的树脂基复合材料预浸胶带搭接续带方法通过加热使预浸胶带中的树脂基体融为黏性流体，加压后树脂基体流动使两段预浸胶带中的纤维增强体紧密贴合，树脂基体冷却后凝固保持纤维增强体间紧密贴合状态，最终由纤维增强体之间的静摩擦力承受拉力，获得具有抗拉强度的连续胶带从而实现缠绕时预浸胶带的续接。使用该方法时无需使用其他材料续接且不破坏预浸胶带结构，避免了手工缝纫续接时缝纫线和针孔产生的杂质和应力集中点，实现了无杂质、无破坏的复合材料预浸胶带续接，提高了缠绕制品质量。
附图说明
图1为未搭接的预浸胶带示意图；
图2为预浸胶带重叠后的剖视图；
图3为预浸胶带加热后的剖视图；
图4为预浸胶带加压后的剖视图；
图5为搭接完成后的预浸胶带示意图；
图中：1、树脂基复合材料预浸胶带1；2、树脂基复合材料预浸胶带2；3、树脂基体；4、纤维增强体；5、气泡。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
实施例1：
本实例是利用加热、加压的方式使两段复合材料预浸胶带搭接在一起，形成一条连续的预浸胶带。
步骤1：将树脂基复合材料预浸胶带1的接头部分与树脂基复合材料预浸胶带2的接头部分水平重叠100mm，并使两段预浸胶带的侧边对齐，重叠完成后如图2所示。
步骤2：将两段预浸胶带的重叠部分加热到40℃，使重叠部分表面的树脂基体3融化成具有一定粘度的黏性流体，由于两段要搭接的预浸胶带的树脂基体材料相同，所以两段预浸胶带表面的树脂基体融为一体，如图3所示。
步骤3：沿垂直于重叠面的方向对两段预浸胶带重叠部分施加10Kg/cm2的压力，并保持8秒钟，使两段预浸胶带内部的纤维增强体4紧密贴合在一起，经过8秒的加压后，两段预浸胶带表面的树脂基体相互渗透、流动，消除了存在于两段预浸胶带之间树脂基体内的气泡5，如图4所示。
步骤4：将经过热压搭接的两段预浸胶带在室温下冷却2秒，使两段预浸胶带重叠部分的树脂基体在冷却后重新凝固，确保搭接后纤维增强体的紧密贴合，纤维增强体之间产生的摩擦力使两段预浸胶带能够承受拉应力，形成一条具有一定抗拉强度的连续预浸胶带，如图5所示。
实施例2：
本实例是利用加热、加压的方式使两段复合材料预浸胶带搭接在一起，形成一条连续的预浸胶带。
步骤1：将树脂基复合材料预浸胶带1的接头部分与树脂基复合材料预浸胶带2的接头部分水平重叠200mm，并使两段预浸胶带的侧边对齐。
步骤2：将两段预浸胶带的重叠部分加热到60℃，使重叠部分表面的树脂基体3融化成具有一定粘度的黏性流体，由于两段要搭接的预浸胶带的树脂基体材料相同，所以两段预浸胶带表面的树脂基体融为一体。
步骤3：沿垂直于重叠面的方向对两段预浸胶带重叠部分施加5Kg/cm2的压力，并保持10秒钟，使两段预浸胶带内部的纤维增强体4紧密贴合在一起，经过10秒的加压后，两段预浸胶带表面的树脂基体相互渗透、流动，消除了存在于两段预浸胶带之间树脂基体内的气泡5。
步骤4：将经过热压搭接的两段预浸胶带在室温下冷却5秒，使两段预浸胶带重叠部分的树脂基体在冷却后重新凝固，确保搭接后纤维增强体的紧密贴合，纤维增强体之间产生的摩擦力使两段预浸胶带能够承受拉应力，形成一条具有一定抗拉强度的连续预浸胶带。
实施例3：
本实例是利用加热、加压的方式使两段复合材料预浸胶带搭接在一起，形成一条连续的预浸胶带。
步骤1：将树脂基复合材料预浸胶带1的接头部分与树脂基复合材料预浸胶带2的接头部分水平重叠150mm，并使两段预浸胶带的侧边对齐。
步骤2：将两段预浸胶带的重叠部分加热到50℃，使重叠部分表面的树脂基体3融化成具有一定粘度的黏性流体，由于两段要搭接的预浸胶带的树脂基体材料相同，所以两段预浸胶带表面的树脂基体融为一体。
步骤3：沿垂直于重叠面的方向对两段预浸胶带重叠部分施加7Kg/cm2的压力，并保持10秒钟，使两段预浸胶带内部的纤维增强体4紧密贴合在一起，经过10秒的加压后，两段预浸胶带表面的树脂基体相互渗透、流动，消除了存在于两段预浸胶带之间树脂基体内的气泡5。
步骤4：将经过热压搭接的两段预浸胶带在室温下冷却3秒，使两段预浸胶带重叠部分的树脂基体在冷却后重新凝固，确保搭接后纤维增强体的紧密贴合，纤维增强体之间产生的摩擦力使两段预浸胶带能够承受拉应力，形成一条具有一定抗拉强度的连续预浸胶带。

Claims (1)

1.一种树脂基复合材料预浸胶带搭接续带方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将要搭接的两段预浸胶带的接头部分重叠100mm～200mm，并将两段预浸胶带的侧边对齐；
步骤2：将两段预浸胶带的重叠部分置于40℃～60℃的温度场中，使重叠部分表面的树脂基体融化成黏性流体；
步骤3：对处于40℃～60℃的温度场中的两段预浸胶带重叠部分施加5～10Kg/cm2的垂直于重叠面的压力，并保持至少8秒的加压状态，使两段预浸胶带重叠部分的纤维增强体贴合；
步骤4：将经过步骤3处理后的两段预浸胶带重叠部分在室温下冷却，使两段预浸胶带重叠部分的树脂基体凝固，完成两段预浸胶带的搭接续带。
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