CN106965457A - 一种复合材料螺旋桨桨叶分片成型与过渡连接工艺研究 - Google Patents
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Abstract
一种复合材料螺旋桨桨叶分片成型与过渡连接工艺研究。该工艺的研究包括以下步骤:(1)螺旋桨桨叶的分片成型。包括桨叶模具和增强材料的选择和处理;桨叶铺层设计时从桨叶内部引出多层碳纤维布;桨叶铺层完成后进行合模、加压、加热、固化、后处理;(2)桨叶与桨毂的过渡连接。包括利用固定工装将多片桨叶固定;对桨毂进行铺层设计,将从桨叶内部引出的碳纤维布铺设在桨毂内部;桨叶中引出的碳纤维布与桨毂共固化。本发明采用分片成型螺旋桨桨叶和过渡连接工艺,保证了桨叶内部与桨毂内部纤维的连续性,保证了桨毂内壁的纤维连续性,提高了螺旋桨桨叶与桨毂连接处的强度,工艺简单,可操作性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料螺旋桨桨叶的制作方法的研究,特别涉及一种复合材料螺旋桨桨叶分片成型与过渡连接工艺研究。
背景技术
长期以来,我国的螺旋桨一般都采用金属制成,金属桨具有易受到腐蚀、空泡损伤、疲劳破坏,且声学性能较差等缺点。复合材料螺旋桨有效的解决了金属桨的这些缺点。但现有复合材料螺旋桨一般采用复合材料桨叶和金属桨毂组成,或者采用整体模压、缠绕等工艺制备复合材料螺旋桨。螺旋桨的轴系震动容易使金属桨毂和复合材料连接处发生疲劳破坏,使得整个复合材料螺旋桨的强度下降,从而影响螺旋桨的推进性能;而整体模压和缠绕成本较高,且对造型复杂的螺旋桨,脱模困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足,提供一种合理、简单,复合材料螺旋桨桨叶分片成型与过渡连接的工艺。
本发明中复合材料螺旋桨桨叶的分片成型是通过以下布置实现的:
(1)桨叶模具、材料的选择和处理:
(1.1)桨叶的模具分为上模和下模,材质为金属;
(1.2)铺层前用清水、乙醇、丙酮等溶剂洗掉模具表面的灰尘、油渍和有机物等杂质,晾干后在桨叶模具表面涂脱模剂或打脱模蜡,将胶衣树脂均匀的喷涂在模具的表面,放置,备用;
(1.3)增强材料的选择:选用力学性能、抗冲击性能优良的纤维布和预浸料;
(1.4)材料的处理:裁剪好的增强材料在放置过程中应防止灰尘、水汽和油污的污染,成型前对纤维布进行烘干处理;
(2)螺旋桨桨叶增强材料的裁剪:根据桨叶的形状和型线,对预浸料进行适当的裁剪;将多层纤维布的前端裁剪成桨叶的形状,后端叶根处裁剪成适当的形状,长度为桨毂上相邻两片桨叶之间的距离;
(3)螺旋桨桨叶的铺层:桨叶模具上的胶衣树脂处于凝胶状态,但未完全固化时对桨叶进行铺层,将裁剪好的增强材料按照顺序铺设在模具上,将裁剪好的多层纤维布交错铺设在预浸料之间,叶根处预留出的纤维布放置在桨叶模具的引出槽中,每铺一层增强材料,用工具将其压实,铺层方式采用每层递减与对称铺层相结合的方式;
(4)合模:将上模缓缓扣在下模上,用螺栓将上下模具拧紧,使紧密贴合,检查模具的气密性;
(5)加热、加压、固化:将模具温度以较小升温速率升至预浸料适合的固化温度,升到适合的压力,保温保压,以较小的降温速率对模具进行降温,至一定温度后,脱模;
(6) 后处理:开模脱出桨叶后,对桨叶表面进行修整、打磨。
本发明中过渡连接工艺是通过以下步骤实现的:
(1)桨叶的固定:利用固定工装将多片桨叶固定;
(2)桨毂的铺层:将桨叶根部预留出的纤维布左右铺放,与裁剪好的桨毂的纤维布错开搭接,使桨毂内壁的纤维布为连续的;
(3)共固化:铺层结束后,桨毂与桨叶内部预留出的纤维布共固化。
所述金属模具设有放置引出纤维布的引出槽、出气孔。
所述碳纤维布为单向或者编织布。
所述预浸料中的增强材料为单向或者编织碳纤维布。
所述桨叶分片成型,模压成型前,在桨叶与引出布之间粘一圈密封橡胶,在模具周围粘一圈密封橡胶,保证模具的气密性。
所述桨叶与桨毂过渡连接处共固化的方式是,在桨叶根部引出的纤维布上刷涂树脂,在每层铺设桨毂的纤维布上刷涂树脂,用工具压实,在适当条件下固化。
所述的树脂为环氧或乙烯基树脂。
本发明通过采用模压成型分片成型碳纤维复合材料螺旋桨桨叶,保证了叶片表面光顺、连续、过渡均匀,无裂纹、气泡、卷边、凸起、凹陷等缺陷,通过采用桨叶内部引出碳纤维布,与桨毂固化的方法,保证了桨叶与桨毂内部的纤维连续,增强了连接处的强度。
附图说明
图1是桨叶内部预留出碳纤维布的示意图;
图1中标识1表示预浸料,标识2表示从桨叶内部迁引出的碳纤维布。
具体实施方式
以下参照附图,进一步描述了本发明的具体技术方案,以便于本领域的技术人员进一步理解本发明,而不是构成对其权利的限制。
一种复合材料螺旋桨桨叶的分片成型包括以下步骤:
(1)桨叶模具、材料的选择和处理:
(1.1)桨叶的模具分为上模和下模,材质为金属;
(1.2)铺层前用清水、乙醇、丙酮等溶剂洗掉模具表面的灰尘、油渍和有机物等杂质,晾干后在桨叶模具表面涂脱模剂或打脱模蜡,将胶衣树脂均匀的喷涂在模具的表面,放置,备用;
(1.3)增强材料的选择:选用力学性能、抗冲击性能优良的纤维布和预浸料;
(1.4)材料的处理:裁剪好的增强材料在放置过程中应防止灰尘、水汽和油污的污染,成型前对纤维布进行烘干处理;
(2)螺旋桨桨叶增强材料的裁剪:根据桨叶的形状和型线,对预浸料进行适当的裁剪;将多层纤维布的前端裁剪成桨叶的形状,后端叶根处裁剪成适当的形状,长度为桨毂上相邻两片桨叶之间的距离;
(3)螺旋桨桨叶的铺层:桨叶模具上的胶衣树脂处于凝胶状态,但未完全固化时对桨叶进行铺层,将裁剪好的增强材料按照顺序铺设在模具上,将裁剪好的多层纤维布交错铺设在预浸料之间,叶根处预留出的纤维布放置在桨叶模具的引出槽中,每铺一层增强材料,用工具将其压实,铺层方式采用每层递减与对称铺层相结合的方式;
(4)合模:将上模缓缓扣在下模上,用螺栓将上下模具拧紧,使紧密贴合,检查模具的气密性;
(5)加热、加压、固化:将模具温度以较小升温速率升至预浸料适合的固化温度,升到适合的压力,保温保压,以较小的降温速率对模具进行降温,至一定温度后,脱模;
(6) 后处理:开模脱出桨叶后,对桨叶表面进行修整、打磨。
一种复合材料螺旋桨桨叶分片成型与过渡连接工艺,过渡连接工艺的步骤如下:
(1)桨叶的固定:利用固定工装将多片桨叶固定;
(2)桨毂的铺层:将桨叶根部预留出的纤维布左右铺放,与裁剪好的桨毂的纤维布错开搭接,使桨毂内壁的纤维布为连续的;
(3)共固化:铺层结束后,桨毂与桨叶内部预留出的纤维布共固化。
所述金属模具设有放置引出纤维布的引出槽、出气孔。
所述碳纤维布为单向或者编织布。
所述预浸料中的增强材料为单向或者编织碳纤维布。
所述预浸料中的增强材料为单向或者编织纤维布。
在桨叶与引出布之间粘一圈密封橡胶,在模具周围粘一圈密封橡胶,以保证模具的气密性。
所述桨叶与桨毂过渡连接处共固化的方式是,在桨叶根部引出的纤维布上刷涂树脂,在每层铺设桨毂的纤维布上刷涂树脂,用工具压实,在适当条件下固化。
所述的树脂为环氧或乙烯基树脂。
Claims (9)
1.一种复合材料螺旋桨桨叶分片成型与过渡连接的工艺,其特征在于:包括复合材料螺旋桨桨叶的分片成型;桨叶内部预留出的纤维布与裁剪好的纤维布交错铺层形成桨毂;桨毂的固化。
2.根据权利要求1所述的成型工艺,其特征在于:复合材料螺旋桨桨叶的分片成型包括以下步骤:
(1) 桨叶模具、材料的选择和处理:
(1.1)桨叶的模具分为上模和下模,材质为金属;
(1.2)铺层前用清水、乙醇、丙酮等溶剂洗掉模具表面的灰尘、油渍和有机物等杂质,晾干后在桨叶模具表面涂脱模剂或打脱模蜡,将胶衣树脂均匀的喷涂在模具的表面,放置,备用;
(1.3)增强材料的选择:选用力学性能、抗冲击性能优良的纤维布和预浸料;
(1.4)材料的处理:裁剪好的增强材料在放置过程中应防止灰尘、水汽和油污的污染,成型前对纤维布进行烘干处理;
(2)螺旋桨桨叶增强材料的裁剪:根据桨叶的形状和型线,对预浸料进行适当的裁剪;将多层纤维布的前端裁剪成桨叶的形状,后端叶根处裁剪成适当的形状,长度为桨毂上相邻两片桨叶之间的距离;
(3)螺旋桨桨叶的铺层:桨叶模具上的胶衣树脂处于凝胶状态,但未完全固化时对桨叶进行铺层,将裁剪好的增强材料按照顺序铺设在模具上,将裁剪好的多层纤维布交错铺设在预浸料之间,叶根处预留出的纤维布放置在桨叶模具的引出槽中,每铺一层增强材料,用工具将其压实,铺层方式采用每层递减与对称铺层相结合的方式;
(4)合模:将上模缓缓扣在下模上,用螺栓将上下模具拧紧,使紧密贴合,检查模具的气密性;
(5)加热、加压、固化:将模具温度以较小升温速率升至预浸料适合的固化温度,升到适合的压力,保温保压,以较小的降温速率对模具进行降温,至一定温度后,脱模;
(6) 后处理:开模脱出桨叶后,对桨叶表面进行修整、打磨。
3.根据权利要求1所述的成型工艺,其特征在于:过渡连接工艺的步骤如下:
(1)桨叶的固定:利用固定工装将多片桨叶固定;
(2)桨毂的铺层:将桨叶根部预留出的纤维布左右铺放,与裁剪好的桨毂的纤维布错开搭接,使桨毂内壁的纤维布为连续的;
(3)共固化:铺层结束后,桨毂与桨叶内部预留出的纤维布共固化。
4.根据权利要求2所述的成型工艺,其特征在于:所述桨叶模具设有放置引出纤维布的引出槽、出气孔。
5.根据权利要求2或3所述的成型工艺,其特征在于:所述纤维布为单向或者编织布。
6.根据权利要求2所述的成型工艺,其特征在于:所述预浸料中的增强材料为单向或者编织纤维布。
7.根据权利要求2所述的成型工艺,其特征在于:在桨叶与引出布之间粘一圈密封橡胶,在模具周围粘一圈密封橡胶,以保证模具的气密性。
8.根据权利要求3所述的成型工艺,其特征在于:桨叶与桨毂过渡连接处共固化的方式是,在桨叶根部引出的纤维布上刷涂树脂,在每层铺设桨毂的纤维布上刷涂树脂,用工具压实,在适当条件下固化。
9.根据权利要求8所述的成型工艺,其特征在于:所述的树脂为环氧或乙烯基树脂。
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