CN107471683A - 一种复合材料液体成型复杂形状制件方法 - Google Patents

一种复合材料液体成型复杂形状制件方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,它包括以下步骤:(1)预制体制备;(2)导流网定型、铺贴及导流管道布置;(3)下层脱模布铺贴、裁剪;(4)预制体组装;(5)上层脱模布铺贴,布置出胶管路;(6)抽气管道布置,单向透气膜铺贴;(7)透气毡布置、裁剪,布置快速接头位置;(8)制袋并检测真空度;(9)制件成型。本发明可以显著提高复合材料复杂制件的成型效率,大大的降低了制造成本,实现复合材料的高效率、低成本。同时制备出的制件刚性好、自重轻、表面光洁度高,寿命长,抗冲击性能优异。

Description

一种复合材料液体成型复杂形状制件方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种复合材料液体成型复杂形状制件方法。
背景技术
[0002] 真空辅助树脂渗透(Vacuum Assisted Resin Infusion,简称VARI)是一种适用于 复合材料构件整体成型的液体成型制造技术,由于其整个工艺过程只需要借助-0. IMpa的 真空度,在加热设备里就可以完成树脂渗透与固化,不需要投资巨大的热压罐,而且可以结 合缝合、编织等技术实现复合材料构件的三维强度,具有制造成本低,成型效率高,孔隙率 低和整体性好等优点。
[0003]随着产品尺寸越来越大,结构复杂程度越高,为了满足应力、振动、疲劳等约束的 要求,产品在不同位置的增强材料种类、辅助材料的铺贴方式需要不断的进行更新。来调节 树脂流动的方向和速率,使树脂浸润均匀,成型产品致密度优异,产品质量更好。但是在实 际生产过程中复合材料制件依然会存在干斑、针孔、贫胶、缺胶、表面质量差等问题。
发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,保证袋压的均匀 性,从而保证制件的成功率。
[0005]本发明的技术解决方案是:一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,包括以下 步骤: 步骤1、预制体制备:利用撒粉机撒粉并定型织物,利用裁剪机将织物裁剪成指定形状, 并编号,在蒙皮模具、芯模模具上以铺贴线为基准铺贴织物,要求每铺贴3-8层预制体定型 一次,最后一次定型后,将制备好的预制体密封保存,备用; 步骤2、导流网定型、铺贴及导流管道布置:裁剪导流网,并将导流网铺覆在导流网定型 模具上,在导流网定型模具四周布置密封胶条,用真空袋密封,利用真空系统抽真空,在抽 真空的同时,调整导流网,防止导流网褶皱、架桥、缺失等。待真空压力达到指定数值,将导 流网定型模具运至加热设备里,加热定型导流网,将定型后的导流网铺覆在制件模具上,裁 剪导流网,得到指定尺寸的定型导流网,并布置导流管; 步骤3、下层脱模布铺贴、裁剪:在导流网上铺贴下层脱模布,下层脱模布需要使用喷胶 定位在导流网上,防止后期操作过程中,脱模布滑移、褶皱。影响制品表面质量,同时在蒙皮 模具变曲率比较大的区域需将脱模布剪开,并搭接适宜尺寸脱模布; 步骤4、预制体组装:将预制体铺放在蒙皮模具上,使用四氟销钉,通过模具上的定位孔 定位蒙皮预制体,由于制件形状复杂,蒙皮预制体需要多点定位,利用定位工装定位芯模。 [0006]步骤5、上层脱模布铺贴,布置出胶管路:在预制体上铺贴上层脱模布,上层脱模布 利用压敏胶带固定,在预制体曲率较大的区域脱模布剪开,并做搭接处理。布置两个出胶 口,要求出胶口的位置为离注胶区域最远的区域设置。
[0007]步骤6、抽气管道布置,单向透气膜铺贴:在芯模预制体横筋上布置抽气管,在蒙皮 悮具四周布置密封胶条,铺放单向透气膜,并密封。
[000S]步骤7、透气毡布置、裁剪,布置快速接头:在单向透气膜的上方铺贴透气毡,要求 透气毯分块铺贴,并要求搭接,在透气毯上合理布置5个快速接头底座,作为后期的5个抽气 P; 步骤8、制袋并检测真空度:在蒙皮模具四周布置密封胶条,铺贴真空袋并密封,将快速 接头上端,锁紧在底座上,利用真空表测定系统真空度,待真空度达到要求,将模具运至加 热设备里D
[0009]步骤9、制件成型:关闭注胶管道,连接出胶管道,连接抽气管道,启动加热设备,当 模具温度达到注胶温度,取出已脱泡结束的树脂开始注胶,待注胶结束,按树脂固化制度升 温加热设备,当固化制度结束,制件模具随炉降温,当模具温度降至6(TC以下,制件脱模,切 割、打磨、喷漆获得成品制件。
[0010]进一步地,步骤1中,所述的织物是玻纤布、碳纤布、芳纶纤维布的一种或多种。 [0011]进一步地,步骤1中,所述织物是单向布、双轴向布、三轴向布、平纹布、缎纹布、斜 纹布。
[0012]进一步地,步骤1中,所述的蒙皮预制体上铺贴出多个定位孔。
[0013] 进一步地,步骤2中,导流网的定型温度为导流网最高使用温度以下20-5CTC定型 时间为20-50min,定型结束自然冷却至室温。
[0014]进一步地,步骤4中,所述预制体组装完毕后,在筋条区域设置均压板。
[0015] 进一步地,步骤4中,所述的筋条与所述蒙皮接触处填单向带。
[0016] 进一步地,步骤6中,所述抽气管道需要架离预制体5-15cm,防止预制体表面质量 受到影响。
[0017]进一步地,步骤9中,所述成型工艺为复合材料VARI成型工艺。
[0018]进一步地,步骤9中,所述的注胶管道上接有控流阀。
[0019]进一步地,步骤9中,将固化过程分为两个过程,固化与后固化,固化温度为13〇一 180°C,固化时间为1 -3h,后固化温度为200-230。(:,后固化时间为1 -3h。
[0020]~本发明的有益效果是:一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,相比于传统的 热压罐成型大大的降低了制造成本,本发明可以显著提高复合材料复杂制件的成型效率, 大大的降低了制^成本,实现复合材料的高效率、低成本。同时制备出的制件刚性好、自重 轻、表面光洁度局,寿命长,抗冲击性能优异。本发明提供的工艺可以解决复杂加筋壁板结 构制造难题,增加制件的成功率。
附图说明
[0021] 图1 VARI成型辅助材料铺贴顺序示意图。
[0022]图2制件成型过程管道设置示意图。
[0023]其中1-蒙皮模具,2 了导流网,3一下层脱布,4—预制体,5_上层脱模布,6_单向透气 膜,7-透”真空袋注胶营,10-快速接头,u_抽气管A组,12_注胶筒,丨3—收集罐, 14-抽气管B组,15_真空系统。
具体实施方式 LUU24」为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图和 实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
[0025]实施例:一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,包括以下步骤: 步$1、预制体制备:首先利用撒粉机将织物撒粉定型,待织物定型结束利用裁剪机将 织物裁剪成所需形状,然后将裁剪成指定形状的织物铺贴在预先准备好的蒙皮模具与芯模 模具上,待预制体铺层完毕后将预制体4置于真空袋8里密封保存。 、
[0026]在步骤1中定型剂原则上要与制件液体成型所用的树脂的主要成分相同,在制件 制备过程中融于树脂里,不作为杂质出现,以致影响复合材料的性能。
[0027] 在步骤1中织物每铺贴4层对预制体定型一次,定型温度为7〇-i2(TC,定型时间为 20-60min,织物铺贴的第一层需单独定型。
[0028] 步骤2、导流网定型、铺贴及导流管道布置:将导流网2裁剪成一定尺寸,铺放在导 流网定型模具上,在导流网定型模具四周布置密封胶条,并利用真空袋8密封,同时设置抽 气口,利用真空系统15收紧真空袋,在真空袋8收紧的过程中,调整定型导流网的位置,防止 架桥,断裂。然后将导流网定型模具运至加热设备里,加热温度为导流网最高使用温度降低 40 °C,加热时间为3〇min。将定型结束且恢复室温的导流网铺放在蒙皮模具丨上,裁剪多余 量,并利用压敏胶带定位导流网,并且在导流网的下端,蒙皮模具的导流槽处,设置注胶管 道9,注胶管道9连接注胶筒12。
[0029] 步骤3、下层脱模布铺贴、裁剪:裁剪指定形状的下层脱模布3,将下层脱模布3铺贴 在导流网2上,为防止脱模布滑移、褶皱,利用喷胶定位脱模布,由于蒙皮模具形状复杂,在 角落区域脱模布需要裁剪开,裁剪区域需要另裁剪脱模布,做搭接处理,搭接长度不得低于 10mm〇
[0030] 步骤4、预制体组装:利用制件上的定位孔、与蒙皮模具上的定位孔定位蒙皮预制 体,并用销钉锁紧蒙皮预制体,利用定位工装将铺贴好筋条的芯块模具依次定位在蒙皮指 定区域。
[0031 ]在步骤4中,筋条与蒙皮边缘接触应填单向带。
[0032]在步骤4中,在定位好筋条上设置均压板。
[0033]步骤5、上层脱模布铺贴,布置出胶管路:结合图2,在预制体4上铺贴上层脱模布5, 并在距离注胶管道最远距离的预制体边缘上布置两个出胶管。
[0034]步骤6、单向透气膜铺贴,抽气管道布置:结合图1与图2,在蒙皮模具的四周布置密 封胶条,在横向筋条区域布置抽气管道B组14,铺贴单向透气膜6,并用密封条密封。
[0035]在步骤6中,抽气管道应架离预制体表面,架离高度为10mm,防止抽气管道压在筋 条上,影响筋条表面质量。
[0036]步骤7、透气毡布置、裁剪,布置快速接头位置:结合图1与图2,将透气毡7裁剪成指 定形状,每个抽气管上方布置一块,块与块之间做搭接处理,搭接长度不得小于50mm,其他 区域正常铺贴透气毡,但要防止透气毡架桥,并在透气毡上放置5个快速接头底座。
[0037]在步骤7中,5个快速接头底座的位置为液体成型模拟软件显示的真空度衰减区。 [0038]步骤8、制袋并检测真空度;在蒙皮模具1四周设置密封胶条,铺放真空袋8并密封, 抽真空收紧真空袋,真空袋收紧后,将快速接头10的上部分连接到底座上。利用真空表检测 气密性,真空表读数在大于0.095Mpa情况下,5min降低小于0. OOlMpa真空度视为合格。 L〇〇39』步骤9、制件成型:将模具整体运至加热设备里,封闭注胶管道9,连接抽气管道组 All、抽气管道组B14、两个出胶管,加热设备升温至注胶温度,取出在另一加热设备里已经 脱泡的树脂,打开注胶管道开始注胶,收集罐13用于收集多余的树脂,注胶结束后,关闭注 胶管道,加热设备,固化过程分为两个过程,固化与后固化,固化温度为130-18(TC,固化时 间为l-3h,后固化温度为200-23(TC,后固化时间为l-3h。固化结束后,模具随炉降温,当模 具温度降至6〇°C以下,取出模具,制件脱模,将脱模后的制件进行切割、打磨、喷漆处理,获 得成品制件。

Claims (10)

1. 一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1、预制体制备:利用撒粉机撒粉并定型织物,利用裁剪机将织物裁剪成指定形 状,并编号;在蒙皮模具、芯模模具上以铺贴线为基准铺贴织物,要求每铺贴3-8层预制体定 型一次,最后一次定型后,将制备好的预制体密封保存,备用; 步骤2、导流网定型、铺贴及导流管道布置:裁剪导流网,并将导流网铺覆在导流网定型 模具上,在导流网定型模具四周布置密封胶条,用真空袋密封,利用真空系统抽真空,在抽 真空的同时,调整导流网,防止导流网褶皱、架桥、缺失,待真空压力达到指定数值,将导流 网定型模具运至加热设备里,加热定型导流网,将定型后的导流网铺覆在制件模具上,裁剪 导流网,得到指定尺寸的定型导流网,并布置导流管; 步骤3、下层脱模布铺贴、裁剪:在导流网上铺贴下层脱模布,下层脱模布需要使用喷 胶定位在导流网上,同时在蒙皮模具变曲率比较大的区域脱模布需裁剪开,并搭接适宜尺 寸脱模布; 步骤4、预制体组装:将蒙皮预制体铺放在制件模具上,并通过四氟销钉、蒙皮模具上 的定位孔定位在蒙皮模具上,由于制件形状复杂,蒙皮预制体需要多点定位,利用定位工装 定位芯模; 步骤5、上层脱模布铺贴,布置出胶管路:在预制体上铺贴上层脱模布,上层脱模布利 用压敏胶带固定,在预制体曲率较大的区域脱模布剪开,并做搭接处理,布置两个出胶口, 要求出胶口的位置为离注胶区域最远的区域设置; 步骤6、抽气管道布置,单向透气膜铺贴:在芯模预制体横筋上布置抽气管,在蒙皮模 具四周布置密封胶条,铺放单向透气膜,并密封; 步骤7、透气毡布置、裁剪:在单向透气膜的上方铺贴透气毡,要求透气毡分块铺贴,并 要求搭接,在透气毡上合理布置多个快速接头底座,作为后期的多个抽气口; 步骤8、制袋并检测真空度:在蒙皮模具四周布置密封胶条,铺贴真空袋并密封,将快 速接头上端锁紧在底座上,利用真空表测定系统真空度,待真空度达到要求,将模具运至加 热设备里; 步骤9、制件成型:关闭注胶管道,连接出胶管道,连接抽气管道,启动加热设备,当模 具温度达到注胶温度,取出已脱泡结束的树脂开始注胶,待注胶结束,按树脂固化制度升温 加热设备,当固化制度结束,制件模具随炉降温,当模具温度降至6〇°C以下,制件脱模,切 割、打磨、喷漆获得成品制件。
2. 如权利要求1所述的一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于:步骤1 中,所述的织物是玻纤布、碳纤布、芳纶纤维布的一种或多种。
3. 如权利要求1所述的一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于:步骤1 中,所述织物是单向布、双轴向布、三轴向布、平纹布、缎纹布、斜纹布中的一种或多种。
4. 如权利要求1所述的一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于:步骤1 中,所述的蒙皮预制体上铺贴出多个定位孔。
5. 如权利要求1所述的一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于:步骤2 中,导流网的定型温度为导流网最高使用温度以下20_50°C,定型时间为20_50min,定型结 束自然冷却至室温。
6. 如权利要求1所述的一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于:步骤4 中,所述预制体组装完毕后,在筋条区域设置均压板。
7. 如权利要求1所述的一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于:步骤4 中,所述的筋条与所述蒙皮接触处填单向带。
8. 如权利要求1所述的一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于:步骤6 中,所述抽气管道需要架离预制体5-15cm,防止预制体表面质量受到影响。
9. 如权利要求1所述的一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于:步骤9 中,所述的注胶管道上接有控流阀。
10. 如权利要求1所述的一种复合材料液体成型复杂形状制件方法,其特征在于:步骤9 中,将固化过程分为两个过程,固化与后固化,固化温度为130-18CTC,固化时间为1-3h 固化温度为200_23(TC,后固化时间为1 _3h。 u
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