CN106313378A - 一种纤维增强“帽”型筋条成型软模制备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料成型技术,涉及对“帽”型加筋复合材料壁板成型软模的制备技术改进,尤其涉及一种纤维增强“帽”型筋条成型软模制备及使用方法。本发明改进传统的纯橡胶软模,在软模中沿筋条长度方向加入单向纤维增强体,增加了软模沿长度方向的韧性,更有利于脱模拉力的传递,避免了纤维增强“帽”型筋条成型软模在脱模过程中的断裂问题,提高了脱模效率。单向纤维增强体对脱模过程中纤维增强“帽”型筋条成型软模沿长度方向的变形有较大的限制作用,纤维增强“帽”型筋条成型软模不易断裂破坏且沿长度方向的变形易恢复,提高了纤维增强“帽”型筋条成型软模的可重复利用性,降低了工艺成本。
Description
技术领域
本发明属于复合材料成型技术,涉及对“帽”型加筋复合材料壁板成型软模的制备技术改进,尤其涉及一种纤维增强“帽”型筋条成型软模制备及使用方法。
背景技术
“帽”型加筋复合材料壁板已在各先进机型上得到了广泛应用,目前制备“帽”型加筋复合材料壁板多采用刚性阴模与软模相结合的成型方法,软模一般为Airpad橡胶材质的“帽”型壳体结构,此结构的优点是在固化时能通过真空袋与刚性阴模形成密闭空腔,达到对“帽”型筋条的加压要求,同时软模刚度比真空袋大且表面光滑,能够更好的保证“帽”型筋条具有符合要求的内部及外形质量。由于复合材料壁板的成型温度及压力一般很高,这对Airpad橡胶软模的强度产生较大影响,树脂固化后对Airpad橡胶软模又具有较强的粘附力,所以在脱模过程中,此种Airpad橡胶软模极易发生断裂,清理残留在“帽”型筋条内部的Airpad橡胶软模费时费力;Airpad橡胶软模断裂后必须及时重新制备,而且此种Airpad橡胶软模在脱模过程中即使不发生断裂,也很容易产生较大的形变,影响再次使用,这都对“帽”型加筋复合材料壁板的低成本生产产生不利的影响。
发明内容
本发明的目的是:提出一种改进的纤维增强“帽”型筋条成型软模,在满足“帽”型筋条成型软模使用要求的前提下,提高“帽”型筋条成型软模的脱模效率及实用性。
本发明的技术方案是:纤维增强“帽”型筋条成型软模为壁厚1~3mm的“帽”型壳体结构,纤维增强“帽”型筋条成型软模由橡胶基体及单向纤维增强体组成;“帽”型筋条软模成型模具按照“帽”型加筋复合材料壁板“帽”型筋条内型面尺寸进行设计;未硫化的橡胶基体与单向纤维增强体共混方式有层间共混和夹芯共混两种,单向纤维增强体的单束长度为150mm~200mm,单向纤维增强体的幅宽和排列间距由所要成型软模的尺寸决定,单向纤维增强体铺叠方向沿“帽”型筋条长度方向,当纤维增强“帽”型筋条成型软模长度超过单向纤维增强体的单束长度时,单向纤维增强体沿“帽”型筋条长度方向进行拼接,并列铺叠的单向纤维增强体交错拼接,相邻拼接点间距不小于60mm;所选用的未硫化的橡胶基体硫化后的热分解温度高于“帽”型加筋复合材料壁板结构预成型体的成型温度;将未硫化的橡胶基体与单向纤维增强体共混后放入“帽”型筋条软模成型模具中,真空袋封装并按照未硫化的橡胶基体的硫化工艺硫化后,得到纤维增强“帽”型筋条成型软模。
纤维增强“帽”型筋条成型软模中所选用单向纤维增强体为玻璃纤维单向带、碳纤维单向带、芳纶纤维单向带中的一种或上述纤维单向带的混杂体。
本发明的优点是:
(1)改进传统的纯橡胶软模,在软模中沿筋条长度方向加入单向纤维增强体,增加了软模沿长度方向的韧性,更有利于脱模拉力的传递,避免了纤维增强“帽”型筋条成型软模在脱模过程中的断裂问题,提高了脱模效率。
(2)单向纤维增强体对脱模过程中纤维增强“帽”型筋条成型软模沿长度方向的变形有较大的限制作用,纤维增强“帽”型筋条成型软模不易断裂破坏且沿长度方向的变形易恢复,提高了纤维增强“帽”型筋条成型软模的可重复利用性,降低了工艺成本。
(3)单向纤维增强体对纤维增强“帽”型筋条成型软模除长度外的其他方向不存在约束,完全满足成型过程中纤维增强“帽”型筋条成型软模对零件的加压要求。
(4)单向纤维增强体长度为150mm~200mm之间,在保证软模长度方向强度的基础上,避免了因单向纤维增强体与橡胶热膨胀系数不匹配所导致的软模硫化后变形的问题。
附图说明
图1典型“帽”型加筋复合材料壁板示意图;
图2橡胶基体与单向纤维增强体层间共混方式示意图;
图3橡胶基体与单向纤维增强体夹芯共混方式示意图;
图4单向纤维增强体铺放示意图;
图5纤维增强“帽”型筋条成型软模组成及成型示意图;
图6“帽”型加筋复合材料壁板成型示意图,其中(a)为整体图,(b)为截面图。
具体实施方式
纤维增强“帽”型筋条成型软模为壁厚1~3mm的“帽”型壳体结构;软模由弹性较好的橡胶基体及韧性较好的单向纤维增强体组成;“帽”型筋条软模成型模按照“帽”型加筋复合材料壁板“帽”型筋条内型面尺寸进行设计;未硫化橡胶基体与单向纤维增强体共混方式主要有层间共混和夹芯共混两种,如图2、图3所示,单向纤维增强体的单束长度为150mm~200mm,单向纤维增强体的幅宽和排列间距由所要成型软模的尺寸决定,单向纤维增强体铺叠方向沿“帽”型筋条长度方向,纤维增强“帽”型筋条成型软模长度超过单向纤维增强体的单束长度时,单向纤维增强体沿“帽”型筋条长度方向可进行拼接,并列铺叠的单向纤维增强体应交错拼接,相邻拼接点间距不小于60mm,不可在“帽”型筋条成型软模同一横截面位置处拼接;所选用的未硫化橡胶基体硫化后的热分解温度应高于零件的成型温度;将未硫化橡胶基体与单向纤维增强体共混后放入“帽”型筋条软模成型模中,真空袋封装并按照未硫化橡胶基体的硫化工艺硫化后得到纤维增强“帽”型筋条成型软模。将“帽”型加筋复合材料壁板结构预成型体放入刚性阴模与纤维增强“帽”型筋条成型软模之间按照所选树脂体系的固化工艺完成固化,脱模得到“帽”型加筋复合材料壁板。
(1)根据“帽”型筋条1内型面尺寸设计“帽”型筋条软模成型模2;
(2)在“帽”型筋条软模成型模2中铺放1~3层未硫化橡胶3,在未硫化橡胶3表面间隔铺放3~5mm宽,150mm~200mm长的单向纤维增强体4,单向纤维增强体4的0°方向与“帽”型筋条长度方向一致,单向纤维增强体4沿90°方向的铺放间隔为10~20mm,单向纤维增强体4沿0°方向可进行拼接,并列铺叠的单向纤维增强体4应交错拼接,相邻拼接点间距不小于60mm,不可在“帽”型筋条成型软模5同一横截面位置处拼接,如图4所示,然后再铺放1~3层未硫化橡胶3,封装,抽真空,硫化后得到纤维增强“帽”型筋条成型软模5;
(3)将“帽”型加筋复合材料壁板结构预成型体6放入刚性阴模7与纤维增强”帽”型筋条成型软模5之间,用真空袋封装,按照所选树脂体系的固化工艺完成固化;
(4)脱模,检查纤维增强”帽”型筋条成型软模5的完好度,并将符合使用要求的纤维增强”帽”型筋条成型软模5保存待用。
实施例1
根据图1所示“帽”型筋条内型面1尺寸设计“帽”型筋条软模成型模2,未硫化橡胶基体3与单向纤维增强体4采用夹芯共混方式,在“帽”型筋条软模成型模2中铺放3层未硫化橡胶3,在未硫化橡胶3表面每隔10mm的距离铺放3mm宽,200mm长的单向碳纤维增强体,单向碳纤维增强体的0°方向与“帽”型筋条长度方向一致,单向碳纤维增强体沿0°方向进行拼接,不共线的单向碳纤维增强体不在“帽”型筋条成型软模5同一横截面位置处拼接,然后再铺放2层未硫化橡胶3,如图6所示,封装,抽真空,硫化后得到碳纤维增强“帽”型筋条成型软模5;
将“帽”型加筋复合材料壁板结构预成型体6放入刚性阴模7与”帽”型筋条成型软模5之间,用真空袋封装,按照所选树脂体系的固化工艺完成固化。脱模后得到符合要求的“帽”型加筋复合材料壁板,且脱模过程中”帽”型筋条成型软模5没有断裂,形变量小,经检验,”帽”型筋条成型软模5符合使用要求,可再次使用。
实施例2
根据图1所示“帽”型筋条内型面1尺寸设计“帽”型筋条软模成型模2,未硫化橡胶基体3与单向纤维增强体4采用层间共混方式,在“帽”型筋条软模成型模2中铺放1层未硫化橡胶3,在未硫化橡胶3表面每隔15mm的距离铺放3mm宽的单向玻璃纤维增强体,单向玻璃纤维增强体的0°方向与“帽”型筋条长度方向一致,单向玻璃纤维增强体沿0°方向进行拼接,不共线的单向玻璃纤维增强体不在“帽”型筋条成型软模5同一横截面位置处拼接,再铺放1层未硫化橡胶3,然后再在未硫化橡胶3表面每隔10mm的距离与上一层交错铺放3mm宽的单向玻璃纤维增强体,单向玻璃纤维增强体沿0°方向进行拼接,不共线的单向玻璃纤维增强体不在“帽”型筋条成型软模5同一横截面位置处拼接,最后铺放一层未硫化橡胶3,封装,抽真空,硫化后得到玻璃纤维增强“帽”型筋条成型软模5;
将“帽”型加筋复合材料壁板结构预成型体6放入刚性阴模7与玻璃纤维增强”帽”型筋条成型软模5之间,用真空袋封装,按照所选树脂体系的固化工艺完成固化。脱模后得到符合要求的“帽”型加筋复合材料壁板,且脱模过程中”帽”型筋条成型软模5没有断裂,形变量很小,经检验,玻璃纤维增强”帽”型筋条成型软模5符合使用要求,可重复使用。
实施例3
根据图1所示“帽”型筋条内型面1尺寸设计“帽”型筋条软模成型模2,未硫化橡胶基体3与单向纤维增强体4采用夹芯共混方式,在“帽”型筋条软模成型模2中铺放2层未硫化橡胶3,在未硫化橡胶3表面每隔20mm的距离铺放5mm宽的单向芳纶纤维增强体,单向芳纶纤维增强体的0°方向与“帽”型筋条长度方向一致,单向芳纶纤维增强体沿0°方向进行拼接,不共线的单向芳纶纤维增强体不在“帽”型筋条成型软模5同一横截面位置处拼接,然后再铺放2层未硫化橡胶3,封装,抽真空,硫化后得到芳纶纤维增强“帽”型筋条成型软模5;
将“帽”型加筋复合材料壁板结构预成型体6放入刚性阴模7与芳纶纤维增强”帽”型筋条成型软模5之间,用真空袋封装,按照所选树脂体系的固化工艺完成固化。脱模后得到符合要求的“帽”型加筋复合材料壁板,且脱模过程中”帽”型筋条成型软模5没有断裂,形变量小,经检验,芳纶纤维增强”帽”型筋条成型软模5符合再次使用要求,这不仅解决了软模断裂而引起的脱模困难问题,提高了脱模效率,还节省了材料、时间、人员等工艺成本,有利于“帽”型加筋复合材料壁板向低成本化发展。
Claims (2)
1.一种纤维增强“帽”型筋条成型软模制备方法,其特征在于:纤维增强“帽”型筋条成型软模(5)为壁厚1~3mm的“帽”型壳体结构,纤维增强“帽”型筋条成型软模(5)由橡胶基体(3)及单向纤维增强体(4)组成;“帽”型筋条软模成型模具(2)按照“帽”型加筋复合材料壁板“帽”型筋条(1)内型面尺寸进行设计;未硫化的橡胶基体(3)与单向纤维增强体(4)共混方式有层间共混(8)和夹芯共混(9)两种,单向纤维增强体(4)的单束长度(L)为150mm~200mm,单向纤维增强体(4)的幅宽(W)和排列间距(D)由所要成型软模的尺寸决定,单向纤维增强体(4)铺叠方向沿“帽”型筋条(1)长度方向,当纤维增强“帽”型筋条成型软模(5)长度超过单向纤维增强体(4)的单束长度时,单向纤维增强体(4)沿“帽”型筋条(1)长度方向进行拼接,并列铺叠的单向纤维增强体(4)交错拼接,相邻拼接点间距(d)不小于60mm;所选用的未硫化的橡胶基体(3)硫化后的热分解温度高于“帽”型加筋复合材料壁板结构预成型体(6)的成型温度;将未硫化的橡胶基体(3)与单向纤维增强体(4)共混后放入“帽”型筋条软模成型模具(2)中,真空袋封装并按照未硫化的橡胶基体(3)的硫化工艺硫化后,得到纤维增强“帽”型筋条成型软模(5)。
2.如权利要求1所述一种纤维增强“帽”型筋条成型软模制备方法,其特征在于:纤维增强“帽”型筋条成型软模(5)中所选用单向纤维增强体(4)为玻璃纤维单向带、碳纤维单向带、芳纶纤维单向带中的一种或上述纤维单向带的混杂体。
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Legal Events
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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