CN105150562B - 阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置及其使用方法 - Google Patents

阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105150562B
CN105150562B CN201510678128.8A CN201510678128A CN105150562B CN 105150562 B CN105150562 B CN 105150562B CN 201510678128 A CN201510678128 A CN 201510678128A CN 105150562 B CN105150562 B CN 105150562B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rib
prepreg
curing degree
mould
staged
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510678128.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105150562A (zh
Inventor
李勇
还大军
李吻
肖军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201510678128.8A priority Critical patent/CN105150562B/zh
Publication of CN105150562A publication Critical patent/CN105150562A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105150562B publication Critical patent/CN105150562B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • B29C70/521Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die and impregnating the reinforcement before the die
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • B29C70/525Component parts, details or accessories; Auxiliary operations

Abstract

本发明涉及具有阶梯式固化度筋条功能的拉挤成型装置及其工作方法,属于纤维复合材料成型技术领域。包括依次设置的放料装置(1)、放膜装置(2)、牵引装置(3)、预成型装置(4)、预加热装置(5)、热压成型装置(6)、冷风装置(7)、切割装置(8)。该发明在保证筋条拉挤质量的前提下,实现了具有阶梯式固化度筋条的制备,使得筋条与蒙皮连接部位的固化度降低,共固化效果更好,提高了界面性能。同时,该发明也改善了成型工艺,提高了成型质量、成型效率与复合材料成型的可靠性,模具容易制造与安装定位,便于脱模。

Description

阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置及其使用方法
技术领域
[0001]本发明属于纤维复合材料成型技术领域,具体涉及一种阶梯式固化度筋条的拉挤 成型装置及其使用方法。
背景技术
[0002]复合材料加筋壁板结构由于具有良好的承载能力、减重效果以及结构的总体和局 部刚度好等优点,在航空先进复合材料领域被广泛采用,是一类典型的结构形式。复合材料 加筋壁板,按加强筋的截面形状可分为T型、C型、J型、I型和帽型(Q型)等。对于复合材料加 筋壁板结构,包括以下几种成型方法:(1)复合材料筋条与蒙皮分别固化,再通过机械连接 或二次胶接成型为整体;(2)蒙皮预先固化、筋条固化的同时与蒙皮共胶接;(3)筋条预先固 化、蒙皮固化的同时与筋条共胶接;(4)筋条与蒙皮共固化。与前3种成型工艺相比较,采用 共固化工艺制备的加筋壁板的筋条与蒙皮间的连接界面强度较高,且结构整体性较好。因 此共固化技术在加筋壁板成型领域具有更为广阔的应用前景。
[0003]复合材料加筋壁板传统的成型方式为手工铺覆与热压罐相配合,生产效率低下, 制造成本高。先进拉挤成形(ADvanced Pultrusion,简称ADP)为新近发展起来的一种用于 生产复合材料型材的成形工艺方法,因其自动化程度高、生产效率高、型材铺层易精确控 制、产品的性能较好以及制造成本低等优点,在航空航天领域极具竞争优势,可以将其用来 生产复合材料筋条。根据相关研宄报道,ADP制件出模固化度范围为60-80%。因为固化度越 低,共固化性能越好,因此可实现制件低固化度的ADP工艺亟待开发。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对目前先进拉挤工艺成型制件的固化度受限的现状,而提供的 一种阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置及其使用方法。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
[0006] 阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置,其特征是:包括依次连接的放料装置、放膜装 置、热压成型装置、切割装置,预浸料放置在放料装置上,隔离膜和脱模材料放置在放膜装 置上,放料装置能将预浸料输送至放膜装置处,放膜装置将隔离膜和脱模材料以叠层的方 式置于预浸料上,叠层后的预浸料坯件进入热压成型装置,热压成型装置包括有数个加热 模,每个加热模的加热温度均各自独立,每个加热模对预浸料坯件各部位分别加热控制固 化度,将预浸料坯件制成各部位固化度形成差异的预浸料筋条,固化度形成差异的筋条输 送至切割装置按要求切割制成阶梯式固化度筋条。
[0007] 为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:
[0008] 上述的阶梯式固化度筋条过渡区域的固化度为30%-85%,与蒙皮连接部位的固化 度低于30%,以保持较高的共固化性能。
[0009] 上述的放膜装置和热压成型装置之间依次设有牵引装置、预成型装置和预加热装 置,牵引装置牵引筋条在拉挤成型装置中移动,预成型装置能将预浸料筋条初步定型,预加 热装置将初步定型的预浸料筋条进行预加热,然后再将筋条输送至热压成型装置中。
[0010] 上述的热压成型装置与切割装置之间设置冷风装置,冷风装置用于制件的快速降 温,防止制件内部传热,改变固化度。
[0011] 上述的热压成型装置中设置温度传感器,温度传感器对各个加热模处的加热温度 进行监控,加热模之间设置有隔温板。
[0012] 上述的隔温板的材料为石棉板、微孔硅质制品或聚四氟乙炼。
[0013] 上述的隔离膜为带孔复合材料隔离膜,脱模材料为聚四氟乙烯薄膜。
[0014] 阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置的使用方法,包括以下步骤:
[0015] 步骤一:按照设计要求,确定制件铺层方向、厚度参数,并根据不同的预浸料特性, 设置预加热装置温度、热压成型装置的各加热模温度与压力值;
[0016] 步骤二:将预浸料、隔离膜、脱模材料按照设计叠层形式经牵引装置进入预成型装 置,将预浸料初步定型成所需要的截面形状;
[0017] 步骤三:经过初步定型的预浸料进入预加热装置,预加热装置对预浸料进行初步 加热,使树脂温度升高,降低树脂粘度,使树脂充分浸渍预浸料纤维,减小预浸料坯件进入 热压成型装置时的温差,降低收缩率,防止预浸料坯件产生较大的翘曲变形;
[0018] 步骤四:经过初步加热的预浸料坯件进入热压成型装置进行热压,调整加热模各 部位温度设置,预浸料坯件各部位固化度形成差异,得到各部位固化度形成差异的预浸料 筋条;
[0019] 步骤五:固化之后制件进入冷风装置,对其进行降温冷却;
[0020] 步骤六:按设计尺寸,对制件进行切割,制成具有阶梯式固化度筋条。
[0021] 步骤二中预成型装置将预浸料初步定型成帽型或C型或T型或工型。
[0022] 步骤四中加热模对预浸料坯件的热压压力范围为0.6-lMPa。
[0023]与现有技术相比,本发明提供的一种具有阶梯式固化度筋条的先进拉挤成型装置 及方法,实现了具有阶梯式固化度筋条的制备,在保证拉挤质量的前提下,实现了与蒙皮连 接筋条部位的低固化度,提高了共固化性能与生产效率。同时,该发明也改善了成型工艺, 提高了成型质量、成型效率与复合材料成型的可靠性,模具容易制造与安装定位,便于脱 模。
附图说明
[0024]图1为本发明的结构示意图;
[0025]图2为帽型筋条热压成型模示意图;
[0026]图3为C型筋条热压成型模示意图;
[0027]图4为具有阶梯式固化度帽型筋条示意图;
[0028]图5为具有阶梯式固化度C型筋条示意图。
[0029]其中,附图标记为:放料装置1、放膜装置2、牵引装置3、预成型装置4、预加热装置 5、热压成型装置6、冷风装置7、切割装置8、加热模9、隔温板10。
具体实施方式
[0030]以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
[0031]阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置,其特征是:包括依次连接的放料装置1、放膜 装置2、热压成型装置6、切割装置8,预浸料放置在放料装置1上,隔离膜和脱模材料放置在 放膜装置2上,放料装置1能将预浸料输送至放膜装置2处,放膜装置2将隔离膜和脱模材料 以叠层的方式置于预浸料上,叠层后的预浸料坯件进入热压成型装置6,热压成型装置6包 括有数个加热模9,每个加热模9的加热温度均各自独立,每个加热模9对预浸料坯件各部位 分别加热,将预浸料坯件制成各部位固化度形成差异的预浸料筋条,固化度形成差异的筋 条输送至切割装置8按要求切割制成阶梯式固化度筋条。
[0032]实施例中,阶梯式固化度筋条过渡区域的固化度为3〇%-85%,与蒙皮连接部位的固 化度低于30%,以保持较高的共固化性能。
[0033]实施例中,放膜装置2和热压成型装置6之间依次设有牵引装置3、预成型装置4和 预加热装置5,牵引装置3牵引筋条在拉挤成型装置中移动,预成型装置4能将预浸料筋条初 步定型,预加热装置5将初步定型的预浸料筋条进行预加热,然后再将筋条输送至热压成型 装置6中。
[0034] 实施例中,热压成型装置6与切割装置8之间设置冷风装置7,冷风装置7用于制件 的快速降温,防止制件内部传热,改变固化度。
[0035]实施例中,热压成型装置6中设置温度传感器,温度传感器对各个加热模9处的加 热温度进行监控,加热模9之间设置有隔温板10。
[0036]实施例中,隔温板10的材料为石棉板、微孔硅质制品或聚四氟乙烯。
[0037]实施例中,隔离膜为带孔复合材料隔离膜,脱模材料为聚四氟乙烯薄膜。
[0038]阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置的使用方法,包括以下步骤:
[0039]步骤一:按照设计要求,确定制件铺层方向、厚度参数,并根据不同的预浸料特性, 设置预加热装置5温度、热压成型装置6的各加热模9温度与压力值;
[0040]步骤二:将预浸料、隔离膜、脱模材料按照设计叠层形式经牵引装置3进入预成型 装置4,将预浸料初步定型成所需要的截面形状;
[0041]步骤三:经过初步定型的预浸料进入预加热装置5,预加热装置5对预浸料进行初 步加热,使树脂温度升高,降低树脂粘度,使树脂充分浸渍预浸料纤维,减小预浸料坯件进 入热压成型装置6时的温差,降低收缩率,防止预浸料坯件产生较大的翘曲变形;
[0042]步骤四:经过初步加热的预浸料坯件进入热压成型装置6进行热压,调整加热模9 各部位温度设置,预浸料还件各部位固化度形成差异,得到各部位固化度形成差异的预浸 料筋条;
[0043]步骤五:固化之后制件进入冷风装置,对其进行降温冷却;
[0044]步骤六:按设计尺寸,对制件进行切割,制成具有阶梯式固化度筋条。
[0045] 步骤二中预成型装置4将预浸料初步定型成帽型或C型或T型或工型。
[0046]图2、图4所示是帽型筋条99热压成型的结构示意图,图中加热模9分为四块,包括 帽缘成型模91和帽顶帽腰成型模92,帽缘成型模91和帽顶帽腰成型模92之间通过隔温板10 隔开,帽型筋条呈Q型布置,帽缘成型模91和帽顶帽腰成型模92的下部与帽型筋条形状适 配。温度传感器93在帽型筋条的帽底、帽腰和帽顶,对帽型筋条99各部位进行温度监控,图4 中的两个圈起部位为帽型筋条的过渡区域,固化度为30%-85%,帽底部位与蒙皮连接,固化 度为低于30%,过渡区域之上的部位固化度为85%。 '
[0047]图3、图5所示是C型筋条热压成型的结构示意图,图中加热模9分为五块,分别为(: 型上凸缘成型模94、C型腹板成型模95、C型下凸缘成型模96、C型梁成型芯模97、底板98。各 模板配合将C型筋条热压。图5中的圈起部位为C型筋条的过渡区域,固化度为30%-85%,圈起 部位上部固化度为85%。圈起部位右侧固化度低于30%。
[0048] 本发明也同样适用于工型、“T”型等复合材料筋条的制备。
[0049]以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例, 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的 普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护 范围。

Claims (8)

1.阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置,其特征是:包括依次连接的放料装置(1)、放膜 装置(2)、热压成型装置(6)、切割装置(8),预浸料放置在放料装置(1)上,隔离膜和脱模材 料放置在放膜装置⑵上,所述的放料装置⑴能将预浸料输送至放膜装置(2)处,所述的放 膜装置(2)将隔离膜和脱模材料以叠层的方式置于预浸料上,叠层后的预浸料坯件进入热 压成型装置(6),所述的热压成型装置(6)包括有数个加热模(9),每个加热模⑼的加热温 度均各自独立,每个所述的加热模⑼对预浸料坯件各部位分别加热控制固化度,将预浸料 坯件制成各部位固化度形成差异的预浸料筋条,固化度形成差异的筋条输送至切割装置 (8)按要求切割制成阶梯式固化度筋条,加热模⑼包括帽缘成型模(91)和帽顶帽腰成型模 (92),帽缘成型模(91)和帽顶帽腰成型模(92)之间通过隔温板(10)隔开,帽型筋条呈D型 布置,帽缘成型模(91)和帽顶帽腰成型模(92)的下部与帽型筋条形状适配,温度传感器 (9¾在帽型筋条的帽底、帽腰和帽顶,对帽型筋条各部位进行温度监控,阶梯式固化度筋条 过渡区域的固化度为3〇%_S5%,与蒙皮连接部位的固化度低于30%,以保持较高的共固化性 能。
2.根据权利要求1所述的阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置,其特征是:所述的放膜装 置⑵和热压成型装置⑹之间依次设有牵引装置⑶、预成型装置⑷和预加热装置(5),所 述的牵引装置⑶牵引筋条在拉挤成型装置中移动,所述的预成型装置(4)能将预浸料筋条 初步定型,所述的预加热装置⑸将初步定型的预浸料筋条进行预加热,然后再将筋条输送 至热压成型装置⑹中。
3.根据权利要求2所述的阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置,其特征是:所述的热压成 型装置(6)与切割装置⑻之间设置冷风装置(7),所述的冷风装置(7)用于制件的快速降 温,防止制件内部传热,改变固化度。
4.根据权利要求3所述的阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置,其特征是:所述的热压成 型装置(6)中设置温度传感器,温度传感器对各个加热模(9)处的加热温度进行监控,所述 的加热模(9)之间设置有隔温板(10)。
5.根据权利要求4所述的阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置,其特征是:所述的隔温板 (10)的材料为石棉板、微孔硅质制品或聚四氟乙烯。
6.根据权利要求5所述的阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置,其特征是:所述的隔离膜 为带孔复合材料隔离膜,脱模材料为聚四氟乙烯薄膜。
7.阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置的使用方法,其特征是:包括以下步骤: 步骤一:按照设计要求,确定制件铺层方向、厚度参数,并根据不同的预浸料特性,设置 预加热装置(5)温度、热压成型装置(6)的各加热模(9)温度与压力值; 步骤二:将预浸料、隔离膜、脱模材料按照设计叠层形式经牵引装置(3)进入预成型装 置⑷,将预浸料初步定型成所需要的截面形状; 步骤三:经过初步定型的预浸料进入预加热装置(5),预加热装置(5)对预浸料进行初 步加热,使树脂温度升高,降低树脂粘度,使树脂充分浸渍预浸料纤维,减小预浸料坯件进 入热压成型装置(6)时的温差,降低收缩率,防止预浸料坯件产生较大的翘曲变形; 步骤四:经过初步加热的预浸料坯件进入热压成型装置(6)进行热压,调整加热模(9) 各部位温度设置,预浸料坯件各部位固化度形成差异,得到各部位固化度形成差异的预浸 料筋条; 步骤五:固化之后制件进入冷风装置,对其进彳丁降温冷却; 步骤六:按设计尺寸,对制件进行切割,制成具有阶梯式固化度筋条。
8.根据权利要求7所述的阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置的使用方法,其特征是:步 骤四中加热模(9)对预浸料坯件的热压压力范围为0.6-IMPa。
CN201510678128.8A 2015-10-20 2015-10-20 阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置及其使用方法 Active CN105150562B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510678128.8A CN105150562B (zh) 2015-10-20 2015-10-20 阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510678128.8A CN105150562B (zh) 2015-10-20 2015-10-20 阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置及其使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105150562A CN105150562A (zh) 2015-12-16
CN105150562B true CN105150562B (zh) 2017-09-05

Family

ID=54791745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510678128.8A Active CN105150562B (zh) 2015-10-20 2015-10-20 阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105150562B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108973089B (zh) * 2018-07-24 2020-05-19 中国航空工业集团公司基础技术研究院 一种复合材料异型蒙皮结构的制备方法
CN108973172A (zh) * 2018-08-21 2018-12-11 南京航空航天大学 变厚度复合材料帽形长桁连续拉挤热压装置及成型方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1861357A (zh) * 2006-06-07 2006-11-15 陆雨 可控制非均温硫化加热装置
GB201016869D0 (en) * 2010-10-07 2010-11-17 Rolls Royce Plc Methods and apparatus for forming a composite component
CN104960211B (zh) * 2015-05-27 2017-08-25 郑州大学 Frp筋制备工艺及frp筋制备装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105150562A (zh) 2015-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103963319B (zh) 一种复合材料加筋壁板的预浸料/树脂膜熔渗共固化成型方法
US20110206906A1 (en) Continuous Molding of Thermoplastic Laminates
CN106553357A (zh) 中空多腔异型面复合材料复杂结构件整体成型工艺
CN108407332A (zh) 一种复合材料网格蒙皮结构件模压成型方法
CN104766934B (zh) 一种用于轻量化电池箱的三明治结构的制备方法
CN104354302A (zh) 一种自动化贴膜式铺放复合材料预成型体的装置及方法
CN105150562B (zh) 阶梯式固化度筋条的拉挤成型装置及其使用方法
CN107283868A (zh) 一种成型碳纤维复合材料加筋壁板的筋条整体定位方法
CN106863874A (zh) 一种复杂曲面蜂窝夹层结构的蜂窝定型方法
CN105856589A (zh) 耐高温隔热透波蜂窝c夹层天线罩一体化成型方法
CN106891548A (zh) 一种复合材料t型加筋壁板成型工装及成型方法
CN108891040A (zh) 一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法
RU2013112546A (ru) Способ изготовления плоской заготовки из препрега
CN102294831A (zh) 预浸料模压成型方法
CN106827585A (zh) 一种碳纤维复合材料格栅的成型方法
CN109435272B (zh) 一种变厚度复合材料整体骨架成型方法及其成型模具
CN103465480B (zh) 一种树脂基复合材料增强肋的成型方法
CN206528102U (zh) 一种复合材料t型加筋壁板成型工装
CN104693591B (zh) 一种连续纤维增强热塑性树脂复合材料安全鞋保护包头及其制备方法
CN105082565B (zh) 复合材料“工”型梁的自动化铺叠成型方法
CN206999679U (zh) 碳纤维双面板加筋结构件
CN111730876A (zh) 复合电池箱上盖的成型工艺
CN202878541U (zh) 一种风电叶片腹板模具
CN105383142A (zh) 动车组芳纶蜂窝内装件成形工艺
CN106515045A (zh) 复合材料连接裙自动铺放成型方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant