CN103264513B - 复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法，包括步骤：梁平板的铺放；梁平板的预成型；抽真空；梁的预装配；上、下壁板的铺设；梁的组合；放置捻子条；合上上壁板；抽真空；抽取芯模；固化；脱模。本工艺方法操作简单，可重复性强。在固化过程中，芯模拔出，制件开敞性好，有利于热量传导和温度均匀性，制件的内部质量容易保证。

Description

复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法
技术领域
本发明涉及固化成型技术领域，特别是涉及一种复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法。
背景技术
复合材料具有比强度和比模量高以及性能可设计和易于整体成形等许多优异特性，大量应用复合材料已经成为民用飞机发展的趋势。随着复合材料设计和应用技术的发展，整体多梁盒段结构在民用飞机上应用越来越广泛，与传统的密肋结构(由上、下壁板，前、后梁和多根肋组成)相比，整体多梁盒段将零件数量由多个降为一个，简化了盒段的装配过程，并减少了紧固件数量和热压罐使用次数，从而达到减重和降低成本的效果。目前，飞机的水平安定面均采用多梁盒段整体结构。
对于多梁盒段整体共固化成型，目前一般采用RTM工艺和橡胶气囊成型工艺。由于RTM工艺要求树脂流动性较高，只能适用于特定的树脂体系，且成型的制件树脂含量较高且不稳定，不能用于飞机的承力盒段结构制造。而橡胶气囊成型采用橡胶气囊充气膨胀加压，由于气囊在型腔内，导致整个制件和模具的温度均匀性较差；且存在橡胶老化、膨胀量计算困难等问题，容易造成加压不均，从而引起梁的位置偏移、整体盒段质量得不到保证。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种复合材料多梁盒段的整体共固化成型工艺方法，其采用真空袋热压罐成型工艺。
根据本发明的复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法包括步骤：
(1)梁平板的铺放：采用自动铺带技术或手工铺贴工艺，在梁平板工装上铺贴梁平板；
(2)梁平板的预成型：采用热隔膜技术或手工折弯技术，将所述梁平板预成型为“C”字形梁；
(3)抽真空：按照从内到外依次为芯模、隔离材料、管状真空袋、透气毡、管状无孔隔离膜的顺序糊制真空袋，密封好后在所述管状无孔隔离膜的外侧设置真空嘴，然后抽真空使隔离材料、管状真空袋、透气毡、管状无孔隔离膜紧贴在所述芯模上；
(4)梁的预装配：在所述芯模外侧布置“C”字形梁，其中相邻的芯模之间设有两个“C”字形梁，所述两个“C”字形梁反向地设置形成“工”字形；
(5)上、下壁板的铺设：采用自动铺带技术或手工铺贴技术，分别在上、下壁板工装上铺设上、下壁板；
(6)梁的组合：将装配好的芯模和“C”字形梁依次放置在下壁板上；
(7)放置捻子条：在两个反向设置的“C”字形梁之间的凹口处放置捻子条；
(8)合上上壁板：将上壁板盖上；
(9)抽真空：将管状无孔隔离膜、管状真空袋和透气毡与隔离材料和芯模松开，使用密封胶带将管状无孔隔离膜、管状真空袋、透气毡和组合后的梁糊制真空袋，其中，中间真空袋的末端的侧部与相邻的真空袋的末端的侧部紧贴，顶部和底部分别紧贴上壁板和下壁板，最外侧真空袋的外侧被分成两个部分，分别紧贴上壁板和下壁板，从而在管状无孔隔离膜、管状真空袋、透气毡和组合后的梁之间形成真空通道，使用在最外侧真空袋上设置的真空嘴抽真空；
(10)抽取芯模：待真空度达到0.06～0.07Mpa时，抽取被隔离材料包裹的芯模；
(11)固化：检查真空泄露情况，然后进入热压罐进行固化；
(12)脱模：固化完成后，将制件从模具上取下。
优选地，在所述步骤(3)中，所述管状真空袋比所述芯模长0.3～0.5m。
优选地，在所述步骤(3)中，所述管状真空袋比所述芯模长0.3m。
优选地，在所述步骤(8)中，上、下壁板工装通过上、下壁板工装上的支撑立柱定位。
优选地，在所述步骤(11)中，在入罐前检查真空泄露情况，当真空度降到-0.075～-0.1Mpa时，维持15分钟，如果满足真空度在5分钟之内下降不超过0.017Mpa，则进入热压罐进行固化。
本发明的有益效果在于：
1.本发明工艺方法操作简单，可重复性强，一旦抽上真空，未固化的梁和壁板就被固定住，梁腹板两侧为平衡的气压，梁的轴线位置度能够得到保证。
2.在固化过程中，芯模已拔出，制件开敞性好，有利于热量传导和温度均匀性，制件的内部质量容易保证。
附图说明
图1是梁的预成型示意图；
图2a是芯模糊制真空袋的示意图；
图2b是沿图2a中的A-A的剖视图；
图3是梁的预装配示意图；
图4a是铺设上壁板示意图；
图4b是铺设下壁板示意图；
图5是梁的组合示意图；
图6是捻子条的添加示意图；
图7是合模的示意图；以及
图8是多梁盒段封袋示意图。
1 C型梁     2 梁预成型工装
3 芯模      4 隔离材料
5  真空袋                6  透气毡
7  管状无孔隔离膜        8  真空嘴
9  糊制完真空袋的芯模    10 下壁板成型工装
11 下壁板                12 上壁板
13 上壁板成型工装        14 捻子条
15 下壁板支撑立柱        16 上壁板支撑立柱
17 密封胶带
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的优选实施方式。
根据本发明的优选实施例，复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法包括步骤：
(1)梁平板的铺放：采用自动铺带技术或手工铺贴工艺，在梁平板工装上铺贴梁平板1。
(2)梁平板的预成型：如图1中所示，采用热隔膜技术或手工折弯技术，在梁预成型工装2将梁平板1预成型为“C”字形梁。
(3)抽真空：如图2a-2b中所示，按照从内到外依次为芯模3、隔离材料4、管状真空袋5、透气毡6、管状无孔隔离膜7的顺序糊制真空袋，密封好后在管状无孔隔离膜7的外侧设置真空嘴8，然后抽真空使隔离材料4、管状真空袋5、透气毡6、管状无孔隔离膜7紧贴在芯模3上，优选地，管状真空袋袋比芯模3长0.3～0.5m，更优选为长0.3m。
(4)梁的预装配：如图3中所示，在糊制完真空袋的芯模9的外侧布置“C”字形梁，其中相邻的芯模3之间设有两个“C”字形梁，所述两个“C”字形梁反向地设置形成“工”字形(见图5)。
(5)上、下壁板的铺设：如图4a、4b中所示，采用自动铺带技术或手工铺贴技术，分别在上、下壁板工装13、10上铺设上、下壁板12、11，上、下壁板工装上13、10上分别上壁板支撑立柱16和下壁板支撑立柱15。
(6)梁的组合：将装配好的芯模和“C”字形梁依次放置在下壁板11上。
(7)放置捻子条：如图6中所示，在两个反向设置的“C”字形梁之间的凹口处放置捻子条14，以防止固化后产生凹陷。
(8)合上上壁板：将上壁板12盖上，上、下壁板工装13、10通过上、下壁板支撑立柱16、15来定位。
(9)抽真空：将管状无孔隔离膜7、真空袋5和透气毡6与隔离材料4和芯模3松开，使用密封胶带17将管状无孔隔离膜7、真空袋5、透气毡6和组合后的梁糊制真空袋；其中，中间真空袋的末端的侧部与相邻的真空袋的末端的侧部紧贴，顶部和底部分别紧贴上壁板和下壁板，最外侧真空袋的外侧被分成两个部分，分别紧贴上壁板和下壁板，从而在管状无孔隔离膜、管状真空袋、透气毡和组合后的梁之间形成真空通道，使用在最外侧真空袋上设置的真空嘴8抽真空；；
(10)抽取芯模：待真空度达到0.06～0.07Mpa时，抽取被隔离材料4包裹的芯模3；
(11)固化：在入罐前检查真空泄露情况，当真空度降到-0.075～-0.1Mpa时，维持15分钟，如果满足真空度在5分钟之内下降不超过0.017Mpa，则进入热压罐进行固化。
(12)脱模：固化完成后，将制件从模具上取下。
采用本发明的方法成型的复合材料多梁盒段，工艺过程简单，重复性好，梁的位置度、制件内部质量等能得到有效保证。
本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法，其特征在于，包括步骤：
(1)梁平板的铺放：采用自动铺带技术或手工铺贴工艺，在梁平板工装上铺贴梁平板；
(2)梁平板的预成型：采用热隔膜技术或手工折弯技术，将所述梁平板预成型为“C”字形梁；
(3)抽真空：按照从内到外依次为芯模、隔离材料、管状真空袋、透气毡、管状无孔隔离膜的顺序糊制真空袋，密封好后在所述管状无孔隔离膜的外侧设置真空嘴，然后抽真空使隔离材料、管状真空袋、透气毡、管状无孔隔离膜紧贴在所述芯模上；
(4)梁的预装配：在糊制完真空袋的芯模的外侧布置“C”字形梁，其中相邻的芯模之间设有两个“C”字形梁，所述两个“C”字形梁反向地设置形成“工”字形；
(5)上、下壁板的铺设：采用自动铺带技术或手工铺贴技术，分别在上、下壁板工装上铺设上、下壁板；
(6)梁的组合：将装配好的芯模和“C”字形梁依次放置在下壁板上；
(7)放置捻子条：在两个反向设置的“C”字形梁之间的凹口处放置捻子条；
(8)合上上壁板：将上壁板盖上；
(9)抽真空：将管状无孔隔离膜、管状真空袋和透气毡与隔离材料和芯模松开，使用密封胶带将管状无孔隔离膜、管状真空袋、透气毡和组合后的梁糊制真空袋，其中，中间真空袋的末端的侧部与相邻的真空袋的末端的侧部紧贴，顶部和底部分别紧贴上壁板和下壁板，最外侧真空袋的外侧被分成两个部分，分别紧贴上壁板和下壁板，从而在管状无孔隔离膜、管状真空袋、透气毡和组合后的梁之间形成真空通道，使用在最外侧真空袋上设置的真空嘴抽真空；
(10)抽取芯模：待真空度达到0.06～0.07Mpa时，抽取被隔离材料包裹的芯模；
(11)固化：检查真空泄露情况，然后进入热压罐进行固化；
(12)脱模：固化完成后，将制件从模具上取下。
2.根据权利要求1所述的复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述管状真空袋比所述芯模长0.3～0.5m。
3.根据权利要求1所述的复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述管状真空袋比所述芯模长0.3m。
4.根据权利要求1所述的复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法，其特征在于，在所述步骤(8)中，上、下壁板工装通过上、下壁板工装上的支撑立柱定位。
5.根据权利要求1所述的复合材料多梁盒段整体共固化成型工艺方法，其特征在于，在所述步骤(11）中，在入罐前检查真空泄露情况，当真空度降到-0.075～-0.1Mpa时，维持15分钟，如果满足真空度在5分钟之内下降不超过0.017Mpa，则进入热压罐进行固化。
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