CN105711109B - 一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺 - Google Patents
一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，与传统复合材料帽型加筋壁板的成型工艺相比，以真空袋作为支撑“帽型”部分的内腔模具，使用两个真空袋形成一个整体的真空系统，靠真空系统提供成型复合材料帽型加筋壁板的压力，同时两个真空袋在真空负压的吸附作用下，给复合材料帽型加筋壁板的“帽型”构件提供一定的压力，保证“帽型”构件在浸渍完树脂之后形状稳定，防止变形。本发明提供的双真空袋法真空辅助液体成型技术整体成型复合材料帽型加筋壁板，不仅解决了传统复合材料帽型加筋壁板成型时需专用芯模且脱模难的技术难题，同时也大大地降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料帽型加筋壁板工艺实施难度低、成本低的成型技术。
背景技术
在传统的航空航天结构中，由金属蒙皮及纵横加强件构成的壁板是最常见的结构，如今复合材料在航空航天等领域的应用越来越广泛，而复合材料加筋壁板结构具有整体成型性好，承载效率高，连接件数量少，密封材料用量少等众多优势，复合材料加筋壁板将逐渐取代传统的金属壁板结构。复合材料加筋壁板按照结构设计形式，可以分为“T”型加筋壁板、“工”型加筋壁板、“L”型加筋壁板、“Z”加筋壁板和“帽型”加筋壁板等众多结构形式。
由于复合材料加筋壁板结构具有许多的优点，在飞机机身壁板，机翼结构以及尾翼结构的设计上，复合材料加筋壁板是众多设计师的最佳选材。国外很早就开始着手研究各种复合材料加筋壁板的结构及成型技术，取得了重大的突破，并且在多个型号获得了应用，虽然国内也已开展了复合材料加筋壁板的研究，但技术不是十分的成熟，存在众多的瓶颈，有必要做深入的研究，尤其是灵活多变的成型技术。
就复合材料加筋壁板而言，复合材料帽型加筋壁板因其独特的帽型结构使其成型工艺存在较大的困难，尤其是空心结构的复合材料帽型加筋壁板的成型技术更是难上加难。复合材料帽型加筋壁板按照其成型工艺来分可分为热压罐成型工艺和液体成型工艺；按照产品形式可以分为泡沫加筋壁板和空心结构帽型加筋壁板；空心结构帽型加筋壁板的成型技术有使用金属模具和水溶性芯模材料两种方法。
但是上述各种成型方法存在以下问题：热压罐成型工艺的成本较高，造成帽型加筋壁板的应用受阻；泡沫加筋壁板中的泡沫加工难度较大，同时泡沫已受损；使用金属模具成型空心结构帽型加筋壁板，脱模难度较大，且脱模时，易对制品内部结构造成损伤，模具的耐用较差；使用水溶性芯模材料成型空心结构帽型加筋壁板，首先需要制备出帽型模具，之后需要对制出的帽型模具表面做包覆脱模布，打脱模剂等特殊处理，防止树脂渗透到水溶性材料中去，同时水溶性材料目前国内较难买到，需要从国外采购，成本较高。
上述存在的问题在复合材料帽型加筋壁板的制备过程中应当予以考虑，并需要解决的实际问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种脱模难度低、低成本的复合材料帽型加筋壁板成型工艺，解决现阶段复合材料帽型加筋壁板制造中脱模难的技术难题和成本高问题。
本发明提供的技术方案是：
一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，包括帽型预制体的制备、圆柱状真空袋模具的制备以及整体真空系统的密封，圆柱状真空袋模具的制备采用的材料有真空袋一、脱模布、隔离膜，首先在真空袋一的a和c两边表面贴上密封胶带一，在真空袋一的b边上贴上密封胶带二，真空袋一b边上的密封胶带二与a、c两边的密封胶带一在不同两面，将a边和c边分别独自粘贴起来，b边和d边粘贴起来，将真空袋一与密封胶带一、密封胶带二抹平，将脱模布牢固地粘到真空袋一上，之后将隔离膜也粘贴到真空袋一之上，排除气道，保存备用，准备玻璃模具，在其四周打上外密封胶带和内密封胶带，在玻璃模具之上分别打上封孔剂和脱模剂，先在玻璃模具上铺覆底板织物，再将圆柱状真空袋模具放在帽型预制体内壁下方，然后将两者同时放置到底板织物上事先确定的位置上，之后依次铺覆脱模布、导流介质，再将帽型金属模具放在帽型预制体之上，布置注胶流道以及抽气管道，最后进行封装，抽真空，灌注树脂。
优选地，在内密封胶带上密封一层单透膜，并在单透膜上铺覆导气介质，最后在外密封胶带上封装真空袋二，将外密封胶带与圆柱状真空袋模具两端的密封胶带二紧密粘接，使真空袋二与圆柱状真空袋模具中的真空袋一形成一个完整的真空系统。
优选地，所述外密封胶带距离玻璃模具边缘的距离D1为3~5cm，外密封胶带和内密封胶带之间的距离D2为3~5cm。
优选地，所述帽型预制体的制备包括将施加过定型剂的织物进行铺放，之后将铺放好的织物通过帽型金属模具，铺设导气介质，封装，加压、加热预定型帽型预制体。
优选地，在帽型预制体R角之处填充1~3层织物，织物的宽度约为1~3mm，长度与帽型金属模具等长。
优选地，所述的密封胶带二与外密封胶带相连接时，两者的粘接面积应根据帽型加筋壁板的内径来确定，保证抽真空时，真空袋一能够完全贴附帽型预制体的内壁，保证帽型部分的形状和表面质量。
优选地，所述脱模布应选用延展性和操作性均较好的脱模布，隔离膜应采用无孔隔离膜。
本发明有益效果是：本发明的双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，以真空袋作为帽型加筋壁板的芯模，靠真空作用保证帽型加筋壁板的帽型结构，在保证整个真空系统不漏气的情况下，灌注完树脂即可成型复合材料帽型加筋壁板。该发明与其他复合材料帽型加筋板的液体成型技术相比，不但解决了整体成型复合材料帽型加筋板需专用芯模且脱模困难的技术难题，且大大地降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明的整体示意图。
图2为本发明中圆柱状真空袋模具的制备过程示意图。
图3为本发明的圆柱状真空袋模具示意图。
图4为本发明所用的帽型金属模具示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1-4所示，本实施例提供双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板，主要包括帽型预制体7的制备、圆柱状真空袋模具5的制备以及整体真空系统的密封三个关键技术，
帽型预制体7的制备在加压和加热的条件下进行。按照事先设计的铺层，选用施加过定型剂的织物，铺叠帽型预制体7织物，在平板模具上，通过两个帽型金属模具10，铺设导气介质，封装，加压、加热预定型帽型预制体7。在铺设导气介质时，在两个帽型金属模具10的夹缝处填充2~4层3~5mm宽的透气介质。同时将帽型金属模具R角处的真空袋提起，防止织物架桥。
圆柱状真空袋模具5的制备采用材料有真空袋一15、脱模布8、无孔隔离膜9以及密封胶带一11。首先在真空袋一15的a和c两边表面贴上密封胶带一11，在真空袋一15的b边上贴上密封胶带二14。真空袋一15的b边上的密封胶带二14与a、c两边的密封胶带一11在不同两面，将a边和c边分别独自粘贴起来，b边和d边粘贴起来，将真空袋一15与密封胶带一11、密封胶带二14抹平。将脱模布8使用压敏胶带牢固地粘到真空袋一15上，之后将无孔隔离膜9也按照同样的方法粘贴到真空袋一15之上，排除气道，保存，备用。
准备较洁净的玻璃模具1，使用铲刀将玻璃模具1上的污渍清除，之后使用丙酮擦洗至干净，四周打上外密封胶带2和内密封胶带3，其中外密封胶带2距离玻璃模具1边缘的距离D1为3~5cm，外密封胶带2和内密封胶带3之间的距离D2为3~5cm，在玻璃模具1之上分别打上1~2遍封孔剂，1~3遍脱模剂。
先在玻璃模具1上铺覆底板4织物，再将圆柱状真空袋模具5放在帽型预制体7内壁下方，然后将两者同时放置到底板4织物上事先确定的位置上，之后依次铺覆脱模布、导流介质，再将帽型金属模具10放在帽型预制体7之上，布置注胶流道以及抽气管道，最后进行封装，抽真空，灌注树脂。
为了防止帽型预制体7的R角处织物在灌注树脂之后缺胶，需要在R角之处填充1~3层织物6，织物6的宽度约为1~3mm，长度与帽型金属模具10等长即可。
为了保证在灌注完液体树脂之后，整体系统仍然能够有较高的真空压力，在封装真空袋二13之前，在内密封胶带3上密封一层单透膜12，并在单透膜12上铺覆导气介质，最后在外密封胶带2上封装真空袋二13，形成一个整体的真空系统。
真空系统的密封性是本发明成败的关键，较常规的真空辅助成型技术而言，本发明的难点在于如何保证圆柱状真空袋模具5自身的密封性以及与真空袋二13之间的密封性。在圆柱状真空袋模具5自身的密封性得到保证之后，将外密封胶带2与圆柱状真空袋模具5的密封胶带二14紧密粘接，此处的漏点需要使用密封胶带进行排除，使真空袋二13与圆柱状真空袋模具5中的真空袋一15形成一个完整的真空系统，在抽真空时，真空袋一15能够被吸起，起到芯模的支撑作用。
密封胶带二14与外密封胶带2相连接时，两者的粘接面积应根据帽型加筋壁板的内径来确定，保证抽真空时，真空袋一15能够完全贴附帽型预制体7的内壁，保证帽型部分的形状和表面质量。
Claims (7)
1.一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，其特征在于，包括帽型预制体（7）的制备、圆柱状真空袋模具（5）的制备以及整体真空系统的密封，圆柱状真空袋模具（5）的制备采用的材料有真空袋一（15）、脱模布（8）、隔离膜（9），首先在真空袋一（15）的a和c两边表面贴上密封胶带一（11），在真空袋一（15）的b边上贴上密封胶带二（14），真空袋一（15）b边上的密封胶带二（14）与a、c两边的密封胶带一（11）在不同两面，将a边和c边分别独自粘贴起来，b边和d边粘贴起来，将真空袋一（15）与密封胶带一（11）、密封胶带二（14）抹平，将脱模布（8）牢固地粘到真空袋一（15）上，之后将隔离膜（9）也粘贴到真空袋一（15）之上，排除气道，保存备用，准备玻璃模具（1），在其四周打上外密封胶带（2）和内密封胶带（3），在玻璃模具（1）之上分别打上封孔剂和脱模剂，先在玻璃模具（1）上铺覆底板（4）织物，再将圆柱状真空袋模具（5）放在帽型预制体（7）内壁下方，然后将两者同时放置到底板（4）织物上事先确定的位置上，之后依次铺覆脱模布、导流介质，再将帽型金属模具（10）放在帽型预制体（7）之上，布置注胶流道以及抽气管道，最后进行封装，抽真空，灌注树脂。
2.根据权利要求1所述的一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，其特征在于，在内密封胶带（3）上密封一层单透膜（12），并在单透膜（12）上铺覆导气介质，最后在外密封胶带（2）上封装真空袋二（13），将外密封胶带（2）与圆柱状真空袋模具（5）的密封胶带二（14）紧密粘接，使真空袋二（13）与圆柱状真空袋模具（5）中的真空袋一（15）形成一个完整的真空系统。
3.根据权利要求2所述的一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，其特征在于，所述外密封胶带（2）距离玻璃模具（1）边缘的距离D1为3~5cm，外密封胶带（2）和内密封胶带（3）之间的距离D2为3~5cm。
4.根据权利要求2所述的一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，其特征在于，所述帽型预制体（7）的制备包括将施加过定型剂的织物进行铺放，之后将铺放好的织物通过帽型金属模具（10），铺设导气介质，封装，加压、加热预定型帽型预制体（7）。
5.根据权利要求4所述的一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，其特征在于，在帽型预制体（7）R角之处填充1~3层织物（6），织物（6）的宽度约为1~3mm，长度与帽型金属模具（10）等长。
6.根据权利要求2所述的一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，其特征在于，所述的密封胶带二（14）与外密封胶带（2）相连接时，两者的粘接面积应根据帽型加筋壁板的内径来确定，保证抽真空时，真空袋一（15）能够完全贴附帽型预制体（7）的内壁，保证帽型部分的形状和表面质量。
7.根据权利要求2所述的一种采用双真空袋整体成型复合材料帽型加筋壁板的成型工艺，其特征在于，所述脱模布（8）选用延展性和操作性均较好的脱模布，隔离膜（9）采用无孔隔离膜。
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