CN109676956A - 一种复合材料柔性梁控压成型方法 - Google Patents

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刘启迪
王志刚
戴高乐
曹磊
李丽丽
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B29C70/345—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation using matched moulds
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    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
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Abstract

本发明属于复合材料成型技术，具体涉及一种复合材料柔性梁控压成型方法。本发明复合材料柔性梁控压成型方法，先用螺栓初步合模得到待加压成型模，测试获得不同原材料在相同温度下的粘温曲线，利用粘温曲线确定加压时间，利用热压机对成型模二次加压，完成复合材料固化成型。本发明方法工艺过程具有较好的稳定性和重复性，所成型产品一致性较高，有效解决了产品厚度超差、表面质量差、使用寿命低等重大质量问题，产品合格率提升两倍以上，具有较大的实际应用价值。

Description

一种复合材料柔性梁控压成型方法
技术领域
本发明属于复合材料成型技术，具体涉及一种复合材料柔性梁控压成型方法。
背景技术
复合材料柔性梁为直升机无轴承尾桨关键承力部件，其主要构成材料为玻璃纤维预浸带、预浸玻璃布、胶膜、泡沫芯材。在现有技术条件下，将原材料下料后分别铺贴于成型模上、下模体中，合模后采用螺栓机械加压，入固化炉固化。
此螺栓加压并在固化炉固化成型的工艺方法升温缓慢，在原材料固化期间螺栓不能持续加压，压力严重不足，铺层及固化时产生的气体不易排出，导致产品出现厚度超差、表面质量差、使用寿命低等问题。
发明内容
本发明的目的是：提供一种厚度一致高、表面质量好、使用寿命长的复合材料柔性梁控压成型方法。
本发明的技术方案是：一种复合材料柔性梁控压成型方法，先用螺栓初步合模得到待加压成型模，测试获得不同原材料在相同温度下的粘温曲线，利用粘温曲线确定加压时间，利用热压机对成型模二次加压，完成复合材料固化成型。
粘温曲线建立过程：检测原材料X、Y基体在规定恒温温度下的粘温曲线，建立时间与材料粘度的坐标系，在相同坐标系下，确定不同原材料间的粘度交叉点，由此确定恒温温度x及加压时间a。
利用热压机对成型模二次加压中的第一次加压为预加压，其过程如下：将成型模运至热压机下模板6中心位置，用1～2Mpa压力进行预加压，并开始升温加热，规定恒温温度为x。
利用热压机对成型模二次加压中的第二次加压过程如下：控制热压机进入第二次加压，加压压力为15～25Mpa，加压时间为a，以能够保证成型模间隙达到最低。
合模时，对铺贴合模后的柔性梁成型模7采用螺栓2局部加压，合模缝用薄垫片3垫起，保证未完全合模。
第二次加压时，取下上下模间薄垫片3。
第二次加压时间a为1～2.5h。
二次加压过程中，利用紧贴原材料的热电偶4监测模内温度。
本发明的技术效果是：本发明能根据多种不同复合材料的工艺特性，建立粘温曲线，确定柔性梁产品合适的加压时机，保证了柔性梁在固化过程中的压力，同时促进了模内多余气体的排出。本发明方法工艺过程具有较好的稳定性和重复性，所成型产品一致性较高，且生产效率大大提升，更多的避免了因认为因素造成的产品质量问题，从而降低了产品成本。另外，实际操作时，操作全部流程易于掌握，工艺难度低。经实际应用，本发明解决了产品厚度超差、表面质量差、使用寿命低等重大质量问题，产品合格率提升两倍以上，具有较大的实际应用价值。
附图说明
图1是不同原材料在相同坐标系下的粘温曲线图；
图2是加压原理剖面示意图，
其中，X-一种原材料的恒温粘温曲线、Y-另一种原材料的恒温粘温曲线、a-两种原材料相同坐标系下达到粘度相同时所经历的时间；1-热压机上模板、2-成型模合模螺栓、3-用于控制预合模时模具间隙的包垫片、4-紧贴模腔原材料的热电偶孔、5-成型模合模螺母、6-热压机下模板、7-柔性梁产品成型模、8-柔性梁产品剖面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
本发明复合材料柔性梁控压成型方法，其具体实施时，过程如下：
第一步：检测原材料X、Y树脂基体在规定恒温温度下的粘温曲线，建立时间与材料粘度的坐标系，在相同坐标系下，确定不同原材料间的粘度交叉点，由此确定恒温温度85℃及加压时间a为1.5h；
如图1所示，X、Y两种材料的粘度随时间变化增加，并存在一个交点，该交点所对应的时间a即为后续加压时间。
第二步：请参阅图2，对铺贴合模后的柔性梁成型模7采用螺栓2、螺母5局部加压，合模缝用0.8mm薄垫片3垫起，保证未完全合模，避免对未达到工艺状态的原材料过度挤压；
第三步：再请参阅图2，将成型模7运至热压机下模板6中心位置，并使得柔性梁8位于成型模7内，用1.2Mpa较小压力进行预加压(预加压时间不做严格要求)，并开始升温加热，本实施例中的恒温温度为85℃，热电偶位于电偶孔4内监测模内温度；
第四步：原材料进入85℃恒温后，系统程序或人工记录当前时刻A如10:00；
第五步：根据第一步中确定的加压时间1.5h，推算出后续第二次加压时间点为A+a＝11:30，当前时刻到达11:30时，取下上下模间0.8mm薄垫片3；
第六步：控制热压机进入第二次加压，加压压力为20Mpa，以能够保证成型模间隙达到最低；
第七步：按柔性梁固化曲线继续进行后续固化，压力在降到室温后清除，此时完成整个固化过程。
综上所述，本发明能根据多种不同复合材料的工艺特性，建立粘温曲线，确定柔性梁产品合适的加压时机，通过压力控制，保证了柔性梁在固化过程中的压力，促进了模内多余气体的排出。本发明方法工艺过程具有较好的稳定性和重复性，所成型产品一致性较高，且生产效率大大提升，更多的避免了因认为因素造成的产品质量问题，从而降低了产品成本。经实际应用，本发明解决了产品厚度超差、表面质量差、使用寿命低等重大质量问题，产品合格率提升两倍以上，具有较大的实际应用价值。

Claims (8)

1.一种复合材料柔性梁控压成型方法，其特征在于，先用螺栓初步合模得到待加压成型模，测试获得不同原材料在相同温度下的粘温曲线，利用粘温曲线确定加压时间，利用热压机对成型模二次加压，完成复合材料固化成型。
2.根据权利要求1所述的复合材料柔性梁控压成型方法，其特征在于，粘温曲线建立过程：检测原材料X、Y基体在规定恒温温度下的粘温曲线，建立时间与材料粘度的坐标系，在相同坐标系下，确定不同原材料间的粘度交叉点，由此确定恒温温度x及加压时间a。
3.根据权利要求1所述的复合材料柔性梁控压成型方法，其特征在于，利用热压机对成型模二次加压中的第一次加压为预加压，其过程如下：将成型模运至热压机下模板6中心位置，用1～2Mpa压力进行预加压，并开始升温加热，规定恒温温度为x。
4.根据权利要求3所述的复合材料柔性梁控压成型方法，其特征在于，利用热压机对成型模二次加压中的第二次加压过程如下：控制热压机进入第二次加压，加压压力为15～25Mpa，加压时间为a，以能够保证成型模间隙达到最低。
5.根据权利要求1所述的复合材料柔性梁控压成型方法，其特征在于，合模时，对铺贴合模后的柔性梁成型模采用螺栓局部加压，合模缝用薄垫片垫起，保证未完全合模。
6.根据权利要求1所述的复合材料柔性梁控压成型方法，其特征在于，第二次加压时，取下上、下模间薄垫片。
7.根据权利要求1所述的复合材料柔性梁控压成型方法，其特征在于，第二次加压时间a为1～2.5h。
8.根据权利要求1所述的复合材料柔性梁控压成型方法，其特征在于，二次加压过程中，利用紧贴原材料的热电偶监测模内温度。
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