CN107627625B - 复合材料制件的阴模成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合材料制件的阴模成型方法，包括如下步骤：S10:将具有窄小内腔的阴模分成多个阴模块；S20:在每个阴模块上交错铺贴复合材料层，复合材料层的铺贴区域大于阴模块的面积；S30:对多个阴模块进行合模，复合材料层从多个阴模块突出的部分相互搭接；S40：对复合材料层进行固化，以形成复合材料制件。本发明的目的在于提供一种降低阴模铺贴难度、大幅提高制件强度的复合材料制件的阴模成型方法。

Description

复合材料制件的阴模成型方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料制件的阴模成型方法。
背景技术
复合材料制件为了保证外形光滑平整往往采用阴模成型、预浸料手工铺贴工艺。对于飞机垂尾、飞机前缘等盒装复合材料制件外表面要求高并且有较高的力学要求，因此必须使用阴模铺贴成型的复合材料制件，但因内腔狭小，产生了人工与机器都无法伸入腔内直接铺贴的困扰。对于以上问题，通过使用阴模分块工艺来解决。
在现有技术中，阴模分块工艺通常按照制件的对称线将制件一分为二，然后进行胶化固接。此种制件在边缘的接缝处强度要求较高，此种工艺加工的制件无法满足要求。
在现有技术中，需要一种能够降低阴模铺贴的难度，并且大幅度提高制件的强度的阴模加工方法。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种降低阴模铺贴难度、大幅提高制件强度的复合材料制件的阴模成型方法。
本发明提供了一种复合材料制件的阴模成型方法，其特征在于，包括如下步骤：S10:将具有窄小内腔的阴模分成多个阴模块；S20:在每个阴模块上交错铺贴复合材料层，复合材料层的铺贴区域大于阴模块的面积；S30:对多个阴模块进行合模，复合材料层从多个阴模块突出的部分相互搭接；S40：对复合材料层进行固化，以形成复合材料制件。
根据本发明，阴模构造为锥体，多个阴模块构造为沿着锥体的母线分割开的至少三个阴模块。
根据本发明，阴模构造为正圆锥体，阴模沿着正圆锥体的母线均匀分割成多个阴模块。
根据本发明，复合材料为预浸料或者树脂材料。
根据本发明，在步骤S30中，相邻的两个阴模块上复合材料层突出的部分相互交叉重叠。
根据本发明，复合材料层搭接后重叠部分的宽度为15mm-20mm。
根据本发明，在步骤S40中，固化时加压范围为1个大气压至5个大气压，固化时加温范围为100℃至200℃。
根据本发明，在S20步骤中，在每个阴模块上交错铺贴复合材料层包括如下步骤：S201：在每个阴模块中交错铺贴复合材料层至预定层数；S202：对阴模块打真空袋，抽真空，以对复合材料层加压；S203:去除真空袋，并重复步骤S201至步骤S202，直至复合材料层全部交错铺贴完成。
根据本发明，在S201步骤中，预定层数为3-5层。
根据本发明，在S202步骤中，加压的压力范围为-100bar至-95bar，并且加压持续5min至10min。
根据本发明，根据复合材料制件的形状，将阴模分成多个阴模块。
根据本发明，在步骤S40执行为，在阴模中加入芯模并将芯模抵靠复合材料层，并通过加压装置将芯模压紧复合材料层，然后使用热压罐对复合材料层进行固化，以形成复合材料制件。
根据本发明，芯模为膨胀材料。
本发明的有益技术效果在于：
本发明通过阴模分块工艺，解决了某些复合材料制件内腔窄小，因外表面要求高而必须使用阴模铺贴成型制件的要求。同时复合材料层交错铺贴在每个阴模块上，使复合材料层从多个阴模块突出的部分相互搭接，复合材料层各处的厚度均匀一致。此外，相比于拼接的直接胶接固化的阴模分块方式成型的制件，使用本发明的复合材料层搭接方式能够降低阴模铺贴的难度，本发明能够在保证制件外形的情况下，保证制件的机械强度。
附图说明
图1是本发明的复合材料制件的阴模成型方法的流程图。
图2是本发明的复合材料制件的交错铺贴方法的流程图。
图3是本发明的复合材料制件的一个实施例的示意图。
图4是本发明的复合材料制件的局部放大图。
具体实施方式
参考附图公开示出的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅为可以以各种和替代形式显示的实施例。附图未必按比例绘制，并且可能放大或缩小一些特征来显示特定部件的细节。所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践本公开的代表性基础。
图1示出了一种复合材料制件的阴模成型方法，包括如下步骤：S10:将具有窄小内腔的阴模分成多个阴模块；S20:在每个阴模块上交错铺贴复合材料层，复合材料层的铺贴区域大于阴模块的面积；S30:对多个阴模块进行合模，复合材料层从多个阴模块突出的部分相互搭接；S40：对复合材料层进行固化，以形成复合材料制件，其中，在本发明的优选实施例中，复合材料为预浸料或者树脂材料。在S10步骤中，阴模根据复合材料制件的形状，加工容易程度分成多个阴模块，用于解决制件内腔窄小形状特殊、人与机器都不易加工的问题。在现有技术中通常一分为二，但是在本发明中，阴模可以根据制件形状的不同分成若干块。可以理解的是，本发明阴模制件按照铺贴需要，分为两块以上。其中，具有窄小内腔的复合材料制件指的是，对于飞机垂尾和飞机前缘等特殊部件，其内腔尺寸相比于其它部件的尺寸相对较小，加工难度较大的部件。
如图3所示，在本发明的一个优选的实施例中，阴模构造为锥体，多个阴模块构造为至少三个沿着锥体的母线分割开的阴模块，在更优选的实施例中，阴模限定为正圆锥体，阴模构造为正圆锥体，阴模沿着正圆锥体的母线均匀分割成多个阴模块。在图3中，包括阴模31、复合材料层32、芯模33以及加压装置34。复合材料层32在阴模31中采用相互搭接的方式进行铺贴，通过使用芯模33和加压装置34，复合材料层32之间实现了压紧固化。其中，加压装置34为机械加压。
参考图2，在图1中的S20步骤中，交错铺贴包括如下步骤：S201：在阴模块中交错铺贴复合材料层至预定层数；S202：在阴模块上打真空袋，抽真空，以对复合材料层加压；S203:去除真空袋，并重复步骤S201至步骤S202，直至全部复合材料层交错铺贴完成。其中，在S201步骤中，预定层数为3-5层，使用该预定层数的优势在于，每次铺设该预定层数的复合材料层能够较好的保证最终的复合材料层的致密性。上述交错铺贴方法为通过使用激光投影仪，在阴模上投影出标识性的点和线，块儿状的复合材料层以位置交错的方式，根据投影边界进行铺贴，铺贴至3-5层，其中，位置交错铺贴的面积和大小，根据制件的材料和厚度，采用不同的参数，本发明在此不做限制。在S202步骤中，在阴模块上打真空袋，使用真空泵进行抽真空，以使得上述真空袋的内部压强小于外部压强，使真空袋外部对真空袋内部施加压力范围为-100bar至-95bar的加压，并且加压持续5min至10min。此后，去除真空袋，继续进行S201步骤的交错铺贴复合材料层，直至复合材料层全部铺贴完成。
继续参考图1，在完成步骤S20的所有阴模块的铺贴工作以后，在步骤S30中，以使得复合材料层从阴模块突出的部分相互搭接的方式完成对多个阴模块的合模。如图4所示，示出的为复合材料层41之间的相互搭接的结构，在本发明的优选实施例中，在阴模31的两个阴模块上复合材料层41搭接后重叠部分的宽度为15mm-20mm，该宽度范围能够保证固化后的复合材料制件上的每一处厚度均一致，保证复合材料制件的机械强度。上述的搭接为相邻的两个阴模块上突出的复合材料层交叉重叠。重叠部分的宽度是根据阴模块的材料和形状来决定，本发明在此亦不做限制。
此外，在步骤S40中，在阴模中加入芯模并将芯模抵靠复合材料层，并通过加压装置将芯模压紧复合材料层，然后使用热压罐对复合材料层进行固化，以形成复合材料制件。
此外，在完成合模过程之后，在所述阴模中加入芯模并抵靠所述复合材料层，并通过加压装置将所述芯模压紧所述复合材料层，然后使用热压罐对复合材料层进行固化，加压范围为1个大气压至5个大气压，加温范围为100℃至200℃。之后可以对最终产品使用静力与振动试验进行检测，检验制件的最终破坏值是否提高。其中，在优选的实施例中，芯模为膨胀材料，热压罐加热使得膨胀材料膨胀，处于芯模与阴模之间的复合材料层受到膨胀材料的温度传导进而固化成型。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合材料制件的阴模成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10:将具有窄小内腔的阴模分成多个阴模块，所述阴模构造为锥体，所述多个阴模块构造为沿着所述锥体的母线分割开的至少三个阴模块；
S20:在每个所述阴模块上交错铺贴复合材料层，所述复合材料层的铺贴区域大于所述阴模块的面积；
S30:对所述多个阴模块进行合模，所述复合材料层从所述多个阴模块突出的部分相互搭接，所述搭接为相邻的两个阴模块上突出的复合材料层交叉重叠；
S40：对所述复合材料层进行固化，以形成所述复合材料制件；
其中，步骤S40执行为，在所述阴模中加入芯模并将芯模抵靠所述复合材料层，并通过加压装置将所述芯模压紧所述复合材料层，所述芯模为膨胀材料；然后通过热压罐加热使所述膨胀材料膨胀，处于芯模与阴模之间的复合材料层受到膨胀后的膨胀材料的温度传导进而固化成型，以形成所述复合材料制件。
2.根据权利要求1所述的阴模成型方法，其特征在于，所述阴模构造为正圆锥体，所述阴模沿着所述正圆锥体的母线均匀分割成多个阴模块。
3.根据权利要求1所述的阴模成型方法，其特征在于，所述复合材料为预浸料。
4.根据权利要求1所述的阴模成型方法，其特征在于，所述复合材料层搭接后重叠部分的宽度为15mm-20mm。
5.根据权利要求1所述的阴模成型方法，其特征在于，在步骤S40中，固化时加压范围为1个大气压至5个大气压，固化时加温范围为100℃至200℃。
6.根据权利要求1所述的阴模成型方法，其特征在于，在S20步骤中，在每个所述阴模块上交错铺贴复合材料层包括如下步骤：
S201：在每个所述阴模块中交错铺贴所述复合材料层至预定层数；
S202：对所述阴模块打真空袋，抽真空，以对所述复合材料层加压；
S203:去除所述真空袋，并重复步骤S201至步骤S202，直至所述复合材料层全部交错铺贴完成。
7.根据权利要求6所述的阴模成型方法，其特征在于，在S201步骤中，所述预定层数为3-5层。
8.根据权利要求6所述的阴模成型方法，其特征在于，在S202步骤中，所述加压的压力范围为-100bar至-95bar，并且所述加压持续5min至10min。
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