CN106626410B - 一种蜂窝夹心结构复合材料成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料成型技术，涉及一种改善蜂窝夹心结构复合材料孔隙率的成型方法。本发明蜂窝夹心结构复合材料成型方法，其将处理后的蜂窝与蒙皮进行胶接，形成蜂窝夹心结构，然后对蜂窝夹心结构进行固化，固化时，先抽真空，然后逐步加压，在特定压力时，关闭真空通大气，然后以特定速率升温进行热处理，以充分排出小分子气体，并继续升温固化，再冷却卸压。本发明方法使得蒙皮的树脂充分流动，并使小分子气体有效排出，大幅改善蜂窝夹心结构复合材料孔隙率，同时能够保证零件力学性能，所制得的产品无损检测通过率高，产品合格率可以达到95％以上，很好的满足产品成型质量要求。

Description

一种蜂窝夹心结构复合材料成型方法
技术领域
本发明属于复合材料成型技术，涉及一种改善蜂窝夹心结构复合材料孔隙率的成型方法。
背景技术
复合材料蜂窝夹层结构因能大幅度降低结构的重量，提高弯曲刚度、改善隔音性能和隔热性能等优良特点，是航空航天领域常见的一种结构形式。热压罐成型工艺是常用于复合材料蜂窝夹心结构零件的传统成型工艺方法。
由于蜂窝的特殊性，需通过胶膜与上下蒙皮胶接，一般采用蜂窝与蒙皮共固化工艺。在固化过程中，贴模面的蒙皮是通过蜂窝芯来传递压力固化的，在此过程中，工艺参数的合理选取，对复合材料蜂窝零件成型质量产生重大影响，而对于贴模面蒙皮的孔隙率尤为明显。因此工艺参数的选取，对于提高复合材料蜂窝结构件的制造精度有重大意义。
现有技术蜂窝夹心结构复合材料孔隙率的成型工艺由于未充分考虑树脂凝胶点，且升温过程难以有效控制，容易出现树脂在未充分流动的情况下提前固化，未将树脂中的小分子气体充分排出，从而会导致零件孔隙过大，使得零件无损检测异常，产品合格率极低。
发明内容：
本发明目的是：提供一种能够有效排出小分子气体，改善蜂窝夹心结构复合材料孔隙率，提高成型质量的工艺方法。
本发明的技术方案是：一种蜂窝夹心结构复合材料成型方法，其将处理后的蜂窝与蒙皮进行胶接，形成蜂窝夹心结构，然后对蜂窝夹心结构进行固化，固化时，先抽真空，然后逐步加压，在特定压力时，关闭真空通大气，当压力至0.3+0.05MPa，以0.5-2.5℃/min的升温速率升温至130±5℃，以充分排出小分子气体，并继续升温固化，再冷却卸压。
蜂窝处理时，先对蜂窝芯进行清洗，烘干，然后进行边缘的倒角、倒圆角处理。
蒙皮与蜂窝胶接是采用蒙皮与蜂窝芯共胶接的方式完成。
固化之间抽真空时，所抽真空至-0.034MPa,保持10min，真空值不下降0.0014MPa。
第二阶段升温固化是采用0.15-1.5℃/min速率升温至180±5℃，保温至少90min，以使得零件充分固化。
冷却时采用以不大于2.5℃/min的降温至60℃以下，然后卸压出罐。
本发明的优点是：本发明蜂窝夹心结构复合材料成型工艺方法通过对蜂窝夹心结构压力以及升温速率的控制，对工艺参数进行全面优化，使得蒙皮的树脂充分流动，并使小分子气体有效排出，大幅改善蜂窝夹心结构复合材料孔隙率，同时能够保证零件力学性能，所制得的产品无损检测通过率高，产品合格率可以达到95％以上，从而很好的满足产品的成型质量要求。
附图说明
图1是本发明蜂窝夹心结构复合材料成型工艺方法的固化参数曲线图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
本发明结合实际生产过程，在原有复合材料孔隙率的成型工艺进行大幅改进优化，结合复合材料工装热分布结果，充分考虑蒙皮树脂凝胶点的温度特性，优化空气工艺参数设置，通过调整升降温速率、外压加压时间点来充分排出小分子气体，减少孔隙率，提高零件成型质量。
本发明蜂窝夹心结构复合材料成型工艺方法具体过程如下：
步骤1：蜂窝处理
对蜂窝芯进行清洗，烘干，然后进行边缘的倒角、倒圆角处理；
步骤2：蒙皮与蜂窝胶接
将蒙皮与蜂窝芯进行共胶接，使得蒙皮覆盖蜂窝芯，形成蜂窝夹心结构；
步骤3：固化
请参阅图1，对蜂窝夹心结构进行固化，先进行真空泄漏检测，将零件真空袋与热压罐真空系统连接，抽真空至-0.034MPa,保持10min，真空值不下降0.0014MPa，以保证真空袋不泄露，同时，抽真空时，压力不能过高，否则，蜂窝芯会出现塌陷，导致零件缺陷。
对蜂窝夹心结构加压,当压力达到0.069Mpa时，关闭真空通大气，并继续加压，当压力至0.3+0.05MPa，以0.5-2.5℃/min的升温速率升温至130±5℃，从而使得树脂充分流动，使得小分子气体能够更为有效的排出；上述参数为本发明通过无数次的不确定实验获取，采用上述特定参数，可以有效避免出现零件贫胶以及表面白斑，且小分子气体能够充分排出，所获得的零件层压区的孔隙率小于1％，蜂窝区无损检测衰减值低，能够有效满足零件的质量要求，如果不采用上述参数，会出现无法预期或难以控制的不利效果；
再以0.15-1.5℃/min升温至180±5℃，保温至少90min，以使得零件充分固化，保证零件的力学性能；
最后以不大于2.5℃/min的降温至60℃以下，卸压，出罐。
综上所述，由于在蜂窝夹心结构复合材料成型技术领域，由于影响因素多，工艺复杂，参数的细微调整或改变，都有可能带来不确定的技术效果，直接影响产品成型的稳定性，成型质量，因此工艺参数是核心技术，特别是参数之间的关联度高，关联性难以明确和量化，因此获得一组完整，并能具有积极效果和稳定性能的参数是极其困难的。
为此，本发明蜂窝夹心结构复合材料成型工艺方法通过对蜂窝夹心结构压力以及升温速率的控制，对工艺参数进行全面优化，使得蒙皮的树脂充分流动，并使小分子气体有效排出，大幅改善蜂窝夹心结构复合材料孔隙率，同时能够保证零件力学性能，所制得的产品无损检测通过率高，产品合格率可以达到95％以上，从而很好的满足产品的成型质量要求。

Claims (6)

1.一种蜂窝夹心结构复合材料成型方法，其特征在于，将处理后的蜂窝与蒙皮进行胶接，形成蜂窝夹心结构，然后对蜂窝夹心结构进行固化，固化时，先抽真空，然后逐步加压，在0.069MPa时，关闭真空通大气，当压力至0.3+0.05MPa，以0.5-2.5℃/min的升温速率升温至130±5℃，以充分排出小分子气体，并继续升温固化，再冷却卸压。
2.根据权利要求1所述的蜂窝夹心结构复合材料成型方法，其特征在于，蜂窝处理时，先对蜂窝芯进行清洗，烘干，然后进行边缘的倒角、倒圆角处理。
3.根据权利要求1所述的蜂窝夹心结构复合材料成型方法，其特征在于，蒙皮与蜂窝胶接是采用蒙皮与蜂窝芯共胶接的方式完成。
4.根据权利要求1所述的蜂窝夹心结构复合材料成型方法，其特征在于，固化之间抽真空时，所抽真空至-0.034MPa,保持10min，真空值不下降0.0014MPa。
5.根据权利要求1所述的蜂窝夹心结构复合材料成型方法，其特征在于，第二阶段升温固化是采用0.15-1.5℃/min速率升温至180±5℃，保温至少90min，以使得零件充分固化。
6.根据权利要求1所述的蜂窝夹心结构复合材料成型方法，其特征在于，冷却时采用以不大于2.5℃/min的降温至60℃以下，然后卸压出罐。
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