CN103522553B - 抗冲击张力蒙皮结构件工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料领域，提供一种抗冲击张力蒙皮结构件工艺方法，包括：（1）4层S-FDC88材料铺叠在一起，上下表面的布外表面铺一层胶膜，第2、3层布之间铺一层胶膜，加真空压力；（2）制造张力蒙皮结构件“隔离缓冲带”；（3）铺胶膜后的S-FDC88材料及隔离缓冲带铺“Ω”形张力层；（4）张力层与内蒙皮、底蒙皮共固化。本发明解决了新型防弹材料的浸渍及铺层工艺。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，尤其涉及一种抗冲击张力蒙皮结构件工艺方法。
背景技术
抗冲击张力蒙皮的成型是国家科工委十一五期间预研项目鸟撞课题的重要项目，是多层蜂窝、“Ω”形截面、曲面外形以及预浸布、干布混杂的铺层结构张力蒙皮结构件，是新近提出来的一种新型结构形式，由于结构形式比传统的复合材料件更为复杂，尤其是张力层具有采用折叠结构，因此无论是从工艺论证还是从加工制造上都有很大的技术难度。而这一结构是我们以前从未接触到的具有相当挑战性的制造方法，在工艺制造方面有很大的难度及未知性。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种抗冲击张力蒙皮结构件工艺方法。
本发明的技术方案：抗冲击张力蒙皮结构件工艺方法，包括：
（1）4层S-FDC88材料铺叠在一起，上下表面的布外表面铺一层胶膜，第2、3层布之间铺一层胶膜，加真空压力；
（2）制造张力蒙皮结构件“隔离缓冲带”；
（3）铺胶膜后的S-FDC88材料及隔离缓冲带铺“Ω”形张力层；
（4）张力层与内蒙皮、底蒙皮共固化。
本发明的有益效果：
1、解决了新型防弹材料S-FDC88布的浸渍及铺层工艺。
2、拓展了复材零件结构形式，成功研制了张力层多层蜂窝、“Ω”形截面、曲面外形制造技术。
3、底蒙皮与张力层的共胶接方案。底蒙皮大压力单独固化成型；固化后的蒙皮与张力层及内蒙皮二次共胶接成型，并采用较小压力固化。这个方法既保证了蒙皮的表面质量又同时解决了多层蜂窝高压力下的塌陷、滑移问题。
4、蜂窝间隙及边缘的抗压工艺保证了产品蜂窝对接处平整无凹陷，蜂窝边缘光顺无滑移、塌陷。
附图说明
图1是本发明张力层结构示意图。
图2是本发明蜂窝抗压结构示意图。
图3是本发明3个连续张力层铺层示意图。
具体实施方式
本发明抗冲击张力蒙皮结构件工艺方法，包括：
步骤101、4层S-FDC88材料铺叠在一起，上下表面的布外表面铺一层胶膜，第2、3层布之间铺一层胶膜，加真空压力。
新型防弹材料S-FDC88为类似于凯夫拉纤维的韧性抗冲击材料，单层厚度约0.6MM的干布。材料需要浸胶制成方便铺层的预浸布，因此与S-FDC88相匹配胶类型的确定及浸胶工艺是此次工艺研究的重点之一。
常规预浸布的制造主要有胶液法及胶膜法两种方法。由于工艺所限，我们的胶液法只是玻璃钢零件中常用的在室温条件下的用胶液浸渍干布的方法。这种方法浸出的布由于铺帖性差难以满足复杂零件铺层要求，一般只用于简单零件的制造。
因为张力蒙皮结构件的蒙皮为中温预浸碳布，固化参数为125℃固化。在常用的胶液中只有CY205胶满足浸布、固化参数两项要求。但由于该零件为大曲度外形且“Ω”形复杂截面，选用CY205胶液浸布的常规湿法成型无法满足工艺要求，因此我们将胶膜法浸布作为重点研制方案。
胶膜法浸布即将胶膜铺于干布的表面在一定的压力温度下将胶液浸渍在干布里形成预浸布。
在125℃固化的胶膜中选用了复材零件普层中常用的1113.06胶膜作为浸布用胶膜。并分别做实验以确定胶膜浸布的温度、压力以及胶膜的数量。
优选方案：4层S-FDC88材料铺叠在一起，上下表面的布外表面铺一层胶膜，第2、3层布之间铺一层胶膜，加真空压力。
结论：预浸布柔软度较好，厚度适中，易于折弯铺层。
结论：按优选方案制成S-FDC88纤维材料预浸布。
步骤102、制造张力蒙皮结构件“隔离缓冲带”。
制造张力层内的“隔离缓冲带”
（1）张力蒙皮结构件的每个张力层均由2层共3块蜂窝组成，张力层两侧各有一块15MM厚的缓压蜂窝。由于这5块蜂窝是仅起缓压、支撑作用的“隔离缓冲带”，要求不能与预浸布粘接在一起，且蜂窝间也不能粘接，否则将影响零件的结构性能。根据以往缺陷试片的制造方法，选用特氟龙材料--A005脱模布作为蜂窝的隔离材料,将5块蜂窝分别包覆，制成“隔离缓冲带”。
（2）缓压蜂窝耐压方向的选择
张力层两侧的15MM厚的缓压蜂窝外边缘为45°倒角，为了增加蜂窝边缘的耐压力，此蜂窝的长度方向宜选用垂直于蜂格方向以增加其抗压力。
步骤103、铺胶膜后的S-FDC88材料及隔离缓冲带铺“Ω”形张力层。
张力层是张力蒙皮核心结构，每个张力层由4层新型防弹材料S-FDC88、3个填充夹层材料以及2个缓压夹层材料组成。该层的材料及结构比较特殊，不能按通常铺层技术逐层铺叠，特按下述方法制造。结构形式如图1所示。
制造前材料准备
（1）填充夹层材料为3块独立的蜂窝并且要求蜂窝作为缓冲带与S-FDC88蒙皮不能粘接。根据以往工艺方法，将3块蜂窝按图纸尺寸切割后分别用特氟龙材料包覆待用。
（2）缓冲夹层蜂窝按图纸尺寸切割后也分别用特氟龙材料包覆待用。
（3）将制成预浸布的S-FDC88材料按图纸要求整体4层粘贴在一起，并按张力层展开尺寸切割待用。
（4）将上步骤切割好的S-FDC88材料按填充夹层材料的外形预成型，并包覆夹层材料。
制造张力层
（1）每个“Ω”形张力层单独折弯预成型后将2层共3块已包覆特氟龙膜的蜂窝分别放在折完后的预浸布里，压实塑形。
（2）3个张力层分别塑形铺好后，用布层搭接的方法将3个张力层粘接在一起，搭接位置选在不影响的缓压夹层材料下部，搭接尺寸15-20MM，共2个搭接点。如图3所示。
步骤104、张力层与内蒙皮、底蒙皮共固化。
由于每个张力层均由2层共3块蜂窝组成，且每块蜂窝分别用特氟龙膜包覆形成相互独立的缓冲带，不能形成一个整体致使抗压能力较弱，因此零件固化不能采用大压力成型。但由于20MM厚张力层的缓压作用，较小的压力又无法保证底蒙皮的成型质量，为了保证底蒙皮的层间强度及好的外观质量，因此底蒙皮选用单独固化成型，再与张力层、内蒙皮共胶接的工艺方案。
蜂窝间隙及边缘的抗压工艺（内蒙皮与张力层胶接）
（1）蜂窝间隙的抗压工艺
张力蒙皮结构件的每个张力层的表层均由3块蜂窝组成，每块蜂窝均存在间隙。复材成型中蜂窝间的间隙通常用膨胀胶膜填充且蜂窝间过盈配合以避免在零件固化过程后此处产生凹陷。而该件蜂窝间隔离缓冲的特殊要求使零件不可避免的会产生凹陷，因此需要增加抗压模。
蜂窝间隙抗压模的制造：
按成型模相应位置垫蜂窝厚度，在厚度层上糊工装布3层，固化制成抗压模。由于张力层铺层复杂厚度无法精确控制，抗压模在铺层后的零件内表面会存在应力影响零件的加压，因此在曲度最大处应断开并用工装布粘连后用于提高零件固化的抗压作用。
（2）蜂窝边缘的抗压工艺
蜂窝倒角处增加工装布：为防止固化过程中可能产生的蜂窝塌陷，在产品蜂窝倒角处，产品铺层完成后在脱模薄膜上用LTM12工艺玻璃布糊制产品边缘外形（一般情况下为两到三层）,且铺层位置应错开，具体形式如图2所示。
结论：这种铺层方法及搭接点的选择既保证了铺层的可实施性，又满足了装配要求及强度、实验的要求。
Claims (1)
1.抗冲击张力蒙皮结构件工艺方法，其特征在于，包括：
（1）4层S-FDC88材料铺叠在一起，上下表面的布外表面铺一层胶膜，第2、3层布之间铺一层胶膜，加真空压力；
（2）制造张力蒙皮结构件“隔离缓冲带”；
（3）铺胶膜后的S-FDC88材料及隔离缓冲带铺“Ω”形张力层；
（4）张力层与内蒙皮、底蒙皮共固化。
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