CN103213285B - 一种变截面封闭腔复合材料件的成型方法 - Google Patents

一种变截面封闭腔复合材料件的成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于复合材料成型技术,涉及一个适用于变截面闭合腔复合材料件的成型方法。本发明采用多种加压方式并存的复合材料成型工艺,实现同时存在变截面闭合腔和管梁结构复合材料件固化成型的方法。本发明在产品固化过程中采用内、外加压方式进行加压,针对产品不同结构区域分别采用不同的加压方式进行成型,产品最终采用混合式加压方式进行固化,产品质量稳定性好。对于产品结构相对复杂的产品该方法工艺性可实施性强,能实现存在多种结构方式的复合材料产品的一体化成型。

Description

一种变截面封闭腔复合材料件的成型方法
技术领域
[0001] 本发明属于复合材料成型技术,涉及一个适用于变截面闭合腔复合材料件的成型方法。
背景技术
[0002] 全复合材料管梁结构件成型过程中,对于变截面闭合腔结构,单独采用真空袋一热压罐、硅胶囊、阴阳组合模等加压方式,无法保证内外腔全部加压,并顺利脱模,严重影响产品质量。
发明内容
:
[0003] 本发明的目的是:提供一种能够保证内外腔全部加压,并顺利脱模的一种变截面封闭腔复合材料件的成型方法。本发明的技术解决方案:
[0004] I)模具制造
[0005] 根据产品结构数模,以环氧树脂为原料,数控加工制造出产品外形,将加工后的环氧树脂作为产品过渡芯模,在过渡芯模上进行高温碳纤维预浸料铺层,铺出成型模的下模和上盖板;
[0006] 工作环境为:在空调间内操作,温度:18_24°C、湿度:40-65%,清洁无尘;
[0007] 固化条件为:热压罐固化,温度变化为:先中温固化:温度135°C ±5°C,恒温I小时,高温固化:温度180°C ±5°C,恒温2.5小时,升温速率为1.5°C /分钟,降温速率为2°C /分钟;压力变化为:升温到80°C时开始加正压,加压速率为0.025MPa ;正压0.4+0.05MPa,负压 0.06MPa ;
[0008] 2)产品成型
[0009] 籲铺层:根据产品外形结构,首先,对产品外侧蒙皮整体进行铺层,然后,对管梁区域进行铺层,管梁区域铺层时,管梁区域碳纤维预浸料的铺层区域尺寸大于管梁区域下模面尺寸的两倍,在管梁区域放入硅橡胶,然后,将管梁区域下模面外围的碳纤维预浸料进行反铺,使用碳纤维预浸料对硅橡胶进行包裹;其次,对变截面闭合腔区域进行铺层,变截面闭合腔区域铺层时,变截面闭合腔区域碳纤维预浸料尺寸大小变截面闭合腔区域下模面尺寸的两倍,变截面闭合腔区域碳纤维预浸料完成铺层后,在变截面闭合腔区域放入泡沫,然后,将变截面闭合腔区域下模面外围的碳纤维预浸料进行反铺,使碳纤维预浸料对泡沫进行包裹,最后,对产品内侧蒙皮整体进行铺层;
[0010] 工作环境为:在空调间内操作,温度:18-24°c、湿度:40-65%,清洁无尘;
[0011] •合模:产品铺层工序完成后,使用定位螺栓将工装上盖板与工装下模进行连接,保证硅橡胶充气孔位置的正确安装;
[0012] •糊制真空袋:在成型工装上,针对产品成型区糊制真空袋,糊制真空袋后抽负压0.08MPa,通过硅橡胶充气口对硅橡胶充正压0.4MPa,保持真空袋和硅橡胶压力稳定;
[0013] •固化:热压罐固化,温度变化为:先中温固化:温度135°C ±5°C,恒温I小时,后高温固化:温度180°C ±5°C,恒温2.5小时,升温速率为1.50C /分钟,降温速率为2°C /分钟,压力变化为:升温到80°C时开始加正压,加压速率为0.025MPa ;正压0.4+0.05MPa,负压0.06MPa ;
[0014] •出炉、起模、清理:产品在45°C以下卸压,40 °C以下出炉,起模后抽出硅橡胶,并对多余物进行清理。
[0015] 本发明具有的优点和有益效果,本发明采用多种加压方式并存的复合材料成型工艺,实现同时存在变截面闭合腔和管梁结构复合材料件固化成型的方法。本发明在产品固化过程中采用内、外加压方式进行加压,针对产品不同结构区域分别采用不同的加压方式进行成型,产品最终采用混合式加压方式进行固化,产品质量稳定性好。对于产品结构相对复杂的产品该方法工艺性可实施性强,能实现存在多种结构方式的复合材料产品的一体化成型。
附图说明
[0016] 图1是本发明管梁区域铺层截面示意图。
[0017] 图2是本发明变截面闭合腔区域铺层截面示意图。
具体实施方式
[0018] 由于产品结构中同时存在变截面闭合腔结构区域、管梁结构区域、壁板结构区域,针对不同区域分别使用硅胶囊加压、模具加压、泡沫加压和真空袋加压进行成型,使产品不同结构部位实现共固化成型。
[0019] 参见图1,图1为管梁使用硅橡胶加压和模具加压原理说明:工装上盖板I工装铺层面2硅橡胶3管梁结构产品4
[0020] 参加图2,图2为变截面闭合腔区域使用泡沫加压和模具加压原理说明,工装上盖板I工装铺层面2泡沫3变截面闭合腔结构产品4
[0021] 成型方法是,
[0022] I)模具设计与制造:
[0023] 籲设计:产品成型工装整体采用压模结构,分为下模和上盖板,材质选用碳纤维预浸料。
[0024] •制造:根据产品结构数模,以环氧树脂为原料数控加工制造出产品外形,将加工后的环氧树脂作为产品过渡芯模。在过渡芯模上进行高温碳纤维预浸料铺层,铺出成型模的下模和上盖板;
[0025] 工作环境为:在空调间内操作,温度:18_24°C、湿度:40-65%,清洁无尘。
[0026] 固化条件为:热压罐固化,温度变化为:先中温固化(中温135°C ±5°C、1小时),后高温固化(高温180°C ±5°C、2小时+30分钟),升温速率为1.5°C /分钟,降温速率为2V /分钟。压力变化为:升温到80°C时开始加正压,加压速率为0.025MPa ;正压0.4+0.05MPa,负压0.06MPa (最小)。
[0027] 2)产品成型技术:
[0028] 籲铺层:根据产品外形结构,首先,对产品外侧蒙皮整体进行铺层,然后,对管梁区域进行铺层,管梁区域铺层时,管梁区域碳纤维预浸料的铺层区域尺寸大于管梁区域下模面尺寸的两倍,在管梁区域放入硅橡胶,然后,将管梁区域下模面外围的碳纤维预浸料进行反铺,使用碳纤维预浸料对硅橡胶进行包裹;其次,对变截面闭合腔区域进行铺层,变截面闭合腔区域铺层时,变截面闭合腔区域碳纤维预浸料尺寸大小变截面闭合腔区域下模面尺寸的两倍,变截面闭合腔区域碳纤维预浸料完成铺层后,在变截面闭合腔区域放入泡沫,然后,将变截面闭合腔区域下模面外围的碳纤维预浸料进行反铺,使碳纤维预浸料对泡沫进行包裹,最后,对产品内侧蒙皮整体进行铺层。管梁区域、变截面闭合腔区域、内外侧蒙皮结构区域通过各区域碳纤维预浸料共固化成型后进行连接;
[0029] 工作环境为:在空调间内操作,温度:18_24°C、湿度:40-65%,清洁无尘。
[0030] •合模:产品铺层工序完成后,使用定位螺栓将工装上盖板与工装下模进行连接,保证硅橡胶充气孔位置的正确安装。
[0031] •糊制真空袋:在成型工装上,针对产品成型区糊制真空袋,糊制真空袋后抽负压0.08MPa,通过硅橡胶充气口对硅橡胶充正压0.4MPa,保持真空袋和硅橡胶压力稳定。
[0032] 籲固化:热压罐固化,温度变化为:先中温固化(中温135°C ±5°C、1小时),后高温固化(高温180°C ±5°C、2小时+30分钟),升温速率为1.5°C /分钟,降温速率为2V /分钟。压力变化为:升温到80°C时开始加正压,加压速率为0.025MPa ;正压0.4+0.05MPa,负压 0.06MPa (最小)。
[0033] •出炉、起模、清理:产品在45 °C以下卸压,40 °C以下出炉,起模后抽出硅橡胶,并对多余物进行清理。

Claims (1)

1.一种变截面封闭腔复合材料件的成型方法,其特征是, 1)丰吴具制造: 根据产品结构数模,以环氧树脂为原料,数控加工制造出产品外形,将加工后的环氧树脂作为产品过渡芯模,在过渡芯模上进行高温碳纤维预浸料铺层,铺出成型模的下模和上盖板; 工作环境为:在空调间内操作,温度:18-24°c、湿度:40-65%,清洁无尘; 固化条件为:热压罐固化,温度变化为:先中温固化:温度135°C ±5°C,恒温I小时,高温固化:温度180°C ±5°C,恒温2.5小时,升温速率为1.50C /分钟,降温速率为2V /分钟;压力变化为:升温到80°C时开始加正压,加压速率为0.025MPa ;正压0.4+0.05MPa,负压 0.06MPa ; 2)产品成型 籲铺层:根据产品外形结构,首先,对产品外侧蒙皮整体进行铺层,然后,对管梁区域进行铺层,管梁区域铺层时,管梁区域碳纤维预浸料的铺层区域尺寸大于管梁区域下模面尺寸的两倍,在管梁区域放入硅橡胶,然后,将管梁区域下模面外围的碳纤维预浸料进行反铺,使用碳纤维预浸料对硅橡胶进行包裹;其次,对变截面闭合腔区域进行铺层,变截面闭合腔区域铺层时,变截面闭合腔区域碳纤维预浸料尺寸大小变截面闭合腔区域下模面尺寸的两倍,变截面闭合腔区域碳纤维预浸料完成铺层后,在变截面闭合腔区域放入泡沫,然后,将变截面闭合腔区域下模面外围的碳纤维预浸料进行反铺,使碳纤维预浸料对泡沫进行包裹,最后,对产品内侧蒙皮整体进行铺层; 工作环境为:空调间内操作,温度:18-24°C、湿度:40-65%,清洁无尘; 籲合模:产品铺层工序完成后,使用定位螺栓将工装上盖板与工装下模进行连接,保证硅橡胶充气孔位置的正确安装; 籲糊制真空袋:在成型工装上,针对产品成型区糊制真空袋,糊制真空袋后抽负压.0.08MPa,通过硅橡胶充气口对硅橡胶充正压0.4MPa,保持真空袋和硅橡胶压力稳定; •固化:热压罐固化,温度变化为:先中温固化:温度135°C ±5°C,恒温I小时,后高温固化:温度180°C ±5°C,恒温2.5小时,升温速率为1.50C /分钟,降温速率为2V /分钟,压力变化为:升温到80°C时开始加正压,加压速率为0.025MPa ;正压0.4+0.05MPa,负压.0.06MPa ; 籲出炉、起模、清理:产品在45°C以下卸压,40°C以下出炉,起模后抽出硅橡胶,并对多余物进行清理。
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