CN108819286A - 一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，用于嵌入式铜带与玻璃纤维增强树脂基复合材料在真空袋‑热压罐成型工艺中共胶接，在预浸料铺叠过程中，用粘接材料将金属铜带与已经铺叠、固化的预浸料粘接，再分两次继续铺叠、固化预浸料，使其固化成型。本发明公开的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法采用在经过预固化的预浸料上粘接金属铜带，解决了由于预浸料因未固化而不具备刚性导致金属铜带固定难、预浸料在金属铜带粘接过程中易变形的问题。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维增强树脂基复合材料加工技术领域，具体涉及一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法。
背景技术
纤维增强树脂基复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性和工艺性好等特点，是理想的航空结构材料。目前高温体系中的纤维增强树脂基复合材料分为碳纤维和玻璃纤维两类，碳纤维增强树脂基复合材料应用最为广泛和成熟，而玻璃纤维增强树脂基复合材料用量少，大多用于平板类结构，U型蒙皮与金属共胶接复合材料构件的成型中未有先例。
高温体系的玻璃纤维增强树脂基复合材料，在阳模工装成型大曲率零件时的表面质量差，难以满足和客户需求。当高温体系的玻璃纤维增强树脂基复合材料与嵌入式铜带进行共胶接时，采用真空袋-热压罐固化方法时，由于铜带的厚度薄，成型后零件外形无法定型，与玻璃纤维与浸料配合难以定位和固定。嵌入式铜带与预浸料坯料型面难以贴合，加压后铜带与坯料之间空隙被压实，铜带表面褶皱，导致贴袋面的产品表面质量差。嵌入式铜带与玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料共胶接时定位难、固定难，表面质量差。
发明内容
本发明的目的是在真空袋-热压罐成型工艺中，针对嵌入式铜带与玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料共胶接时固定难的现状，提出的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法。
本发明通过下述技术方案实现：所述一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，用于嵌入式铜带与玻璃纤维增强树脂基复合材料在真空袋-热压罐成型工艺中共胶接，在预浸料铺叠过程中，用粘接材料将金属铜带与已经铺叠、固化的预浸料粘接，再分两次继续铺叠、固化预浸料，使其固化成型。
所述共胶接方法具体包括以下步骤：
S1：在零件工装成型模上铺叠玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料至放置金属铜带的前一层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第一次预固化，将预浸料进行固化，得到第一次预固化坯料。
S3：用粘接材料将金属铜带与第一次预固化坯料粘接，得到嵌入铜带坯料。
S5：在嵌入铜带坯料上继续铺叠预浸料至倒数第N层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第二次预固化，使其固化定型，得到定型坯料；所述N的取值范围为：6≤N≤3。
S7：在定型坯料上铺叠剩余的预浸料，通过真空袋封装压实，在热压罐中固化成型，得到产物。
所述金属铜带通过粘接材料粘接在预浸料上使，需要施加一定的压力使金属铜带与预浸料完全贴合。未经过固化的预浸料不具备刚性，与金属铜带粘接时，在压力情况下，易导致铺设的预浸料变形。铺叠的预浸料在热压罐中进行了一次预固化之后，使预浸料具备刚性，在粘接金属铜带过程中受压力作用而不变形，使金属铜带固定在预浸料中。
优选地，所述金属铜带放置在第一次预固化坯料上采用木榔头轻轻敲击的方式施加一定的压力，使金属铜带与第一次预固化坯料完全贴合。
进一步地，所述金属铜带的两边边沿均设置有沿边沿延伸的凸沿。
所述金属铜带通过粘接材料粘接至第一次固化坯料时，所述金属铜带的定位通过凸沿与工装上的下限定位，使金属铜带定位容易，避免金属铜带在粘接过程中出现定位偏差。
进一步地，所述S3得到的嵌入铜带坯料还设置有步骤S4，所述S4为将嵌入铜带坯料加温固化，其加温固化的固化温度超过粘接材料的凝胶点，使铜带与第一次固化坯料充分贴合并固定在第一次固化坯料上，避免在继续铺叠预浸料时金属铜带出现偏移，解决了金属铜带因为薄导致的定型困难等问题。
进一步地，所述S1与S3之间还设置有S2，所述S2为：用180目以上的细砂纸对第一次固化坯料表面进行粗化，去除多余积胶，为后续金属铜带的粘接在第一次固化坯料上时提供光顺的外形支撑。
进一步地，所述S5与S7之间还设置有S6，所述S6为：用180目以上的细砂纸对定型坯料的表面进行粗化，去除多余积胶。
进一步地，所述S7中，剩余的预浸料铺叠完成后，预浸料上放置均压膜，再用真空袋封装，送入热压罐进行固化，使产品的外表面光顺，保证非贴膜表面的质量。优选地，所述均压膜采用硫化橡胶固化制备。
优选地，所述共胶接方法具体包括以下步骤：
S1：在零件工装成型模上铺叠玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料，铺叠至放置金属铜带的前一层，通过真空袋封装，并抽真空压实，进入热压罐进行第一次预固化并通过第一次预固化，将预浸料在超过预浸料凝胶点的温度下进行固化，得到第一次预固化坯料。
S2：用180目以上的细砂纸对第一次预固化坯料表面进行粗化，去除多余积胶。
S3：用粘接材料粘接金属铜带，然后将金属铜带放置在第一次预固化坯料表面，施压使金属铜带与第一次预固化坯料完全贴合，得到嵌入铜带坯料。
S4：将S3得到的嵌入 铜带坯料通过真空袋封装，进入热压罐进行加温加压预固化，其预固化温度高于粘接材料的凝胶点。
S5：在经过预固化的嵌入铜带坯料上继续铺叠预浸料至倒数第N层，通过真空袋封装压实后，进入热压罐进行第二次预固化使其固化定型，其第二次预固化温度高于预浸料的凝胶点，得到定型坯料；所述N的取值范围为：6≤N≤3。
S6：用180目以上的细砂纸对定型坯料的表面进行粗化，去除多余积胶。
S7：在定型坯料上铺叠剩余的预浸料，铺叠完成后，放置均压膜，再用真空袋封装，送入热压罐进行固化。
进一步地，所述零件工装成型模为U型阳模。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明所提供的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法采用在经过预固化的预浸料上粘接金属铜带，解决了由于预浸料因未固化而不具备刚性导致金属铜带固定难、预浸料在金属铜带粘接过程中易变形的问题。
（2）本发明所提供的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法在金属铜带粘接后还设置有加压加温固化步骤，使铜带与第一次固化坯料充分贴合并固定在第一次固化坯料上，避免在继续铺叠预浸料时金属铜带出现偏移，解决了金属铜带因为薄导致的定型困难等问题。
（3）本发明所提供的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法在金属铜带粘接前和剩余预浸料铺叠之前还设置有细砂纸粗化第一次预固化坯料或定型坯料表面，去除多余积胶，使为下一步骤提供光顺的第一次预固化坯料或定型坯料外形。
（4）本发明所提供的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法采用设置在金属铜带边沿的凸沿定位金属铜带，使金属铜带定位容易，避免金属铜带在粘接过程中出现定位偏差。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，用于嵌入式铜带与玻璃纤维增强树脂基复合材料在真空袋-热压罐成型工艺中共胶接，在预浸料铺叠过程中，用粘接材料将金属铜带与已经铺叠、固化的预浸料粘接，再分两次继续铺叠、固化预浸料，使其固化成型。
所述共胶接方法具体包括以下步骤：
S1：在零件工装成型模上铺叠玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料至放置金属铜带的前一层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第一次预固化，将预浸料进行固化，得到第一次预固化坯料。
S3：用粘接材料粘接金属铜带，然后将金属铜带放置在第一次预固化坯料表面，施压使金属铜带与第一次预固化坯料完全贴合，得到嵌入铜带坯料。
S5：在嵌入铜带坯料上继续铺叠预浸料至倒数第3层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第二次预固化，使其固化定型，得到定型坯料。
S7：在定型坯料上铺叠剩余的预浸料，通过真空袋封装压实，在热压罐中固化成型，得到产物。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上进行改进，其改进之处在于：所述S3得到的嵌入铜带坯料还设置有步骤S4，所述S4为将嵌入铜带坯料加温固化，其加温固化的固化温度超过粘接材料的凝胶点，使铜带与第一次固化坯料充分贴合并固定在第一次固化坯料上，避免在继续铺叠预浸料时金属铜带出现偏移，解决了金属铜带因为薄导致的定型困难等问题。
所述共胶接方法具体包括以下步骤：
S1：在零件工装成型模上铺叠玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料至放置金属铜带的前一层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第一次预固化，将预浸料进行固化，得到第一次预固化坯料。
S3：用粘接材料粘接金属铜带，然后将金属铜带放置在第一次预固化坯料表面，采用木榔头轻轻敲击金属铜带，使金属铜带与第一次预固化坯料完全贴合，得到嵌入铜带坯料。
S4：将S3得到的嵌入 铜带坯料通过真空袋封装，进入热压罐进行加温加压预固化，其预固化温度高于粘接材料的凝胶点。
S5：在嵌入铜带坯料上继续铺叠预浸料至倒数第4层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第二次预固化，使其固化定型，得到定型坯料。
S7：在定型坯料上铺叠剩余的预浸料，通过真空袋封装压实，在热压罐中固化成型，得到产物。
本实施例中其他部分与实施例1基本相同，故不再一一赘述。
实施例3
本实施例是在实施例2的基础上进行改进，其改进之处在于：所述S7中，剩余的预浸料铺叠完成后，预浸料上放置均压膜，再用真空袋封装，送入热压罐进行固化，使产品的外表面光顺，保证非贴膜表面的质量。优选地，所述均压膜采用硫化橡胶固化制备。
所述共胶接方法具体包括以下步骤：
S1：在零件工装成型模上铺叠玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料至放置金属铜带的前一层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第一次预固化，将预浸料进行固化，得到第一次预固化坯料。
S3：用粘接材料粘接金属铜带，然后将金属铜带放置在第一次预固化坯料表面，采用木榔头轻轻敲击金属铜带，使金属铜带与第一次预固化坯料完全贴合，得到嵌入铜带坯料。
S4：将S3得到的嵌入 铜带坯料通过真空袋封装，进入热压罐进行加温加压预固化，其预固化温度高于粘接材料的凝胶点。
S5：在嵌入铜带坯料上继续铺叠预浸料至倒数第5层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第二次预固化，使其固化定型，得到定型坯料。
S7：在定型坯料上铺叠剩余的预浸料，铺叠完成后，放置均压膜，再用真空袋封装，送入热压罐进行固化。
本实施例中其他部分与实施例2基本相同，故不再一一赘述。
实施例4
本实施例是在实施例3的基础上进行改进，其改进之处在于：所述S1与S3之间还设置有S2，所述S2为：用180目以上的细砂纸对第一次固化坯料表面进行粗化，去除多余积胶，为后续金属铜带的粘接在第一次固化坯料上时提供光顺的外形支撑。
所述S5与S7之间还设置有S6，所述S6为：用180目以上的细砂纸对定型坯料的表面进行粗化，去除多余积胶。
所述共胶接方法具体包括以下步骤：
S1：在零件工装成型模上铺叠玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料，铺叠至放置金属铜带的前一层，通过真空袋封装，并抽真空压实，进入热压罐进行第一次预固化并通过第一次预固化，将预浸料在超过预浸料凝胶点的温度下进行固化，得到第一次预固化坯料。
S2：用180目以上的细砂纸对第一次预固化坯料表面进行粗化，去除多余积胶。
S3：用粘接材料粘接金属铜带，然后将金属铜带放置在第一次预固化坯料表面，施压使金属铜带与第一次预固化坯料完全贴合，得到嵌入铜带坯料。
S4：将S3得到的嵌入 铜带坯料通过真空袋封装，进入热压罐进行加温加压预固化，其预固化温度高于粘接材料的凝胶点。
S5：在经过预固化的嵌入铜带坯料上继续铺叠预浸料至倒数第N层，通过真空袋封装压实后，进入热压罐进行第二次预固化使其固化定型，其第二次预固化温度高于预浸料的凝胶点，得到定型坯料；所述N的取值范围为：6≤N≤3。
S6：用180目以上的细砂纸对定型坯料的表面进行粗化，去除多余积胶。
S7：在定型坯料上铺叠剩余的预浸料，铺叠完成后，放置均压膜，再用真空袋封装，送入热压罐进行固化。
本实施例中其他部分与实施例3基本相同，故不再一一赘述。
实施例5
本实施例是在实施例1~4任一实施例的基础上进行改进，其改进之处在于：所述金属铜带的两边边沿均设置有沿边沿延伸的凸沿。
所述金属铜带通过粘接材料粘接至第一次固化坯料时，所述金属铜带的定位通过凸沿与工装上的下限定位，使金属铜带定位容易，避免金属铜带在粘接过程中出现定位偏差。
本实施例中其他部分与实施例1~4任一实施例基本相同，故不再一一赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，用于嵌入式铜带与玻璃纤维增强树脂基复合材料在真空袋-热压罐成型工艺中共胶接，其特征在于：在预浸料铺叠过程中，用粘接材料将金属铜带与已经铺叠、固化的预浸料粘接，再分两次继续铺叠、固化预浸料，使其固化成型。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，其特征在于：所述共胶接方法包括以下步骤：
S1：在零件工装成型模上铺叠玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料至放置金属铜带的前一层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第一次预固化，将预浸料在超过预浸料凝胶点的温度下进行固化，得到第一次预固化坯料；
S3：用粘接材料将金属铜带与第一次预固化坯料粘接，得到嵌入铜带坯料；
S5：在嵌入铜带坯料上继续铺叠预浸料至倒数第N层，通过真空袋封装压实后，在热压罐中进行第二次预固化，使其固化定型，得到定型坯料；所述N的取值范围为：6≤N≤3；
S7：在定型坯料上铺叠剩余的预浸料，通过真空袋封装压实，在热压罐中固化成型，得到产物。
3.根据权利要求2所述的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，其特征在于：所述金属铜带的两边边沿均设置有沿边沿延伸的凸沿。
4.根据权利要求3所述的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，其特征在于：所述金属铜带通过粘接材料粘接至第一次固化坯料时，所述金属铜带的定位通过凸沿与工装上的下限定位。
5.根据权利要求2所述的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，其特征在于：所述S3得到的嵌入铜带坯料还设置有步骤S4，所述S4为将嵌入铜带坯料加温固化，其加温固化的固化温度超过粘接材料的凝胶点。
6.根据权利要求2所述的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，其特征在于：所述S1与S3之间还设置有S2，所述S2为：用180目以上的细砂纸对第一次固化坯料表面进行粗化，去除多余积胶。
7.根据权利要求2所述的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，其特征在于：所述S5与S7之间还设置有S6，所述S6为：用180目以上的细砂纸对定型坯料的表面进行粗化，去除多余积胶。
8.根据权利要求2所述的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，其特征在于：所述S7中，剩余的预浸料铺叠完成后，预浸料上放置均压膜，再用真空袋封装，送入热压罐进行固化。
9.根据权利要求1~8任一项所述的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：在零件工装成型模上铺叠玻璃纤维增强树脂基复合材料预浸料，铺叠至放置金属铜带的前一层，通过真空袋封装，并抽真空压实，进入热压罐进行第一次预固化并通过第一次预固化，将预浸料在超过预浸料凝胶点的温度下进行固化，得到第一次预固化坯料；
S2：用180目以上的细砂纸对第一次预固化坯料表面进行粗化，去除多余积胶；
S3：用粘接材料粘接金属铜带，然后将金属铜带放置在第一次预固化坯料表面，施压使金属铜带与第一次预固化坯料完全贴合，得到嵌入铜带坯料；
S4：将S3得到的嵌入 铜带坯料通过真空袋封装，进入热压罐进行加温加压预固化，其预固化温度高于粘接材料的凝胶点；
S5：在经过预固化的嵌入铜带坯料上继续铺叠预浸料至倒数第N层，通过真空袋封装压实后，进入热压罐进行第二次预固化使其固化定型，其第二次预固化温度高于预浸料的凝胶点，得到定型坯料；所述N的取值范围为：6≤N≤3；
S6：用180目以上的细砂纸对定型坯料的表面进行粗化，去除多余积胶；
S7：在定型坯料上铺叠剩余的预浸料，铺叠完成后，放置均压膜，再用真空袋封装，送入热压罐进行固化成型，得到产物。
10.根据权利要求9所述的一种嵌入式铜带与复合材料预浸料共胶接方法，其特征在于：所述零件工装成型模为U型阳模。
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