CN110561785A - 一种改善热压罐成型表面质量的复合材料成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种改善热压罐成型表面质量的复合材料成型方法，涉及复合材料舱段成型工艺技术领域，本发明主要采用热压罐成型复合材料壳体，在铺放完成后的复合材料表面铺放一层质软的薄壁金属或非金属外模，将该外模与待固化复合材料一同包入真空袋，抽真空打压固化，以提高成型后产品的表面轮廓度。
Description
技术领域
本发明涉及热压罐成型技术领域，特别是一种改善热压罐成型表面质量的复合材料成型方法。
背景技术
复合材料相比传统材料具有轻质高强的优异特点，目前复合材料的整体化和大型化发展成为大势所趋。复合材料在航空领域现今已得到广阔应用，复合材料弹体舱段相比金属材料舱段质量轻，强度高，生产周期短等优势明显，复合材料舱段需求量也逐年增加，同期，复合材料舱段生产技术也日益成熟，研究复合材料舱段成型的新技术对于扩大复合材料在航天领域的应用具有重要意义。
目前应用最广泛的复合材料成型工艺主要为金属模压和热压罐成型技术。金属模压工艺的优点在于成型后的产品表面轮廓度好，但是内表面和外表面都需要模具较为复杂，生产过程中两侧模具加压困难使得工艺复杂，生产周期长，并且成型后的产品容易产生如分层、疏松等缺陷。热压罐成型工艺工序件简单，模具简单，生产周期短，成品率高，但是成型后表面轮廓度差。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术成型后的产品容易产生如分层、疏松，表面轮廓度差等缺陷，提供一种改善热压罐成型表面质量的复合材料成型方法。
为实现以上目的提供以下技术方案：
一种改善热压罐成型表面质量的复合材料成型方法，包括以下步骤：
S1：制作复合材料舱段成型模具：通过机械加工出带有筋槽和产品内表面型面的金属阳模；
S2：对金属阳模进行结构加强处理；
S3：在结构加强处理处铺放蒙皮，所述蒙皮与产品外表面等厚度，范围在1mm-4mm；
S4：在蒙皮表面铺放一层有孔隔离膜，在隔离膜上铺放一层吸胶毡，用于吸附树脂，使产品纤维体积含量在60％，在吸胶毡表面铺放一层质软的薄壁金属或非金属外模用以均匀外压使各处受压均匀；
S5：在薄壁金属或非金属外模外表面铺放导气毡，在导气毡外铺放真空袋，真空袋与金属阳模用高温胶带粘接，仅留抽真空导气嘴，进行抽真空，真空度大于-95Kpa；
S6：对抽真空的金属阳模进行打压，打压压力在0.1-0.5Mpa；
S7：对打压后的金属阳模进行固化。
优选地，所述步骤S2的结构加强处理包括铺放预浸料和/或缠绕加强筋，所述铺放预浸料是在产品的内表面加强区型面铺放预浸料制作加强区，所述加强区型面根据承受载荷大小设计出不等厚的结构；所述缠绕加强筋是在金属阳模的筋槽内缠绕加强筋结构，通过在筋槽结束端钉钉子，人工或机器缠绕加强筋。
本发明的有益效果为：
1、通过本发明的方法制造的产品成型后的外表面同金属对模工艺的外表面一样为光面，较传统热压罐工艺成型后的麻面有较大的改变，加压方式简单，不会产生分层和疏松缺陷。
2、在蒙皮表面铺放隔离膜、吸胶毡及薄壁金属或非金属外模，与热压罐工艺对比可以得到较好的表面轮廓度，并且与金属对模相比节省厚重复杂外模产生的成本以及人工加压的人工成本。
具体实施方式
实施例一
一种改善热压罐成型表面质量的复合材料成型方法，包括以下步骤：
S1：制作复合材料舱段成型模具：通过机械加工出带有筋槽和产品内表面型面的金属阳模；
S2：对金属阳模进行结构加强处理：铺放预浸料或缠绕加强筋，所述铺放预浸料是在产品的内表面加强区型面铺放预浸料制作加强区，所述加强区型面根据承受载荷大小设计出不等厚的结构，主要是通过三维软件设计出金属阳模的三维模型，根据所要承受的载荷要求通过仿真分析软件进行计算和修改，直至达到预期的载荷要求，所得到的不等厚结构；所述缠绕加强筋是在金属阳模的筋槽内缠绕加强筋结构，通过在筋槽结束端钉钉子，人工或机器缠绕加强筋；
S3：在结构加强处理处铺放蒙皮即在铺放预浸料的加强区或缠绕加强筋的结构面铺放蒙皮，所述蒙皮与产品外表面等厚度，范围在1mm-4mm；
S4：在蒙皮表面铺放一层有孔隔离膜，在隔离膜上铺放一层吸胶毡，用于吸附树脂，使产品纤维体积含量在60％，在吸胶毡表面铺放一层质软的薄壁金属或非金属外模用以均匀外压使各处受压均匀；所述薄壁金属可以为铜板、铝板等，薄壁非金属可以为POM板等。
S5：在薄壁金属或非金属外模外表面铺放导气毡，在导气毡外铺放真空袋，真空袋与金属阳模用高温胶带粘接，仅留抽真空导气嘴，进行抽真空，真空度大于-95Kpa；
S6：对抽真空的金属阳模进行打压，打压压力在0.1-0.5Mpa；
S7：对打压后的金属阳模进行固化。
实施例二
采用一种改善热压罐成型表面质量的复合材料成型方法制作的复合材料半罩，生产步骤包括：
S1：制作复合材料舱段成型模具：通过机械加工出带有筋槽和产品内表面型面的金属阳模；和2mm铝合金板外模；所述半罩直径为1000mm，长度为1500mm，前后端法兰厚度均为10mm，金属阳模为产品内腔，材质为钢芯模加铝合金分瓣模，金属阳模长度为1477mm，金属阳模直径为992mm；
S2：对金属阳模进行结构加强处理：铺放预浸料和缠绕加强筋，所述铺放预浸料是在产品的内表面加强区型面铺放预浸料制作加强区，所述加强区型面根据承受载荷大小设计出不等厚的结构，主要是通过三维软件设计出金属阳模的三维模型，根据所要承受的载荷要求通过仿真分析软件进行计算和修改，直至达到预期的载荷要求，所得到的不等厚结构。所述缠绕加强筋是在金属阳模的筋槽内缠绕加强筋结构，通过在筋槽结束端钉钉子，人工或机器缠绕加强筋；
S3：在结构加强处理处铺放蒙皮即在铺放预浸料的加强区或缠绕加强筋的结构面铺放蒙皮，所述蒙皮与产品外表面等厚度，为3mm；
S4：在蒙皮表面铺放一层有孔隔离膜，在隔离膜上铺放一层吸胶毡，用于吸附树脂，使产品纤维体积含量在60％，在吸胶毡表面铺放一层质软的薄壁金属或非金属外模用以均匀外压使各处受压均匀；所述薄壁金属可以为铜板、铝板等，薄壁非金属可以为POM、PPS、PEEK板等。
S5：在薄壁金属或非金属外模外表面铺放导气毡，在导气毡外铺放真空袋，真空袋与金属阳模用高温胶带粘接，仅留抽真空导气嘴，进行抽真空，真空度大于-95Kpa；
S6：对抽真空的金属阳模进行打压，打压压力在0.1-0.5Mpa；
S7：对打压后的金属阳模进行固化。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种改善热压罐成型表面质量的复合材料成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制作复合材料舱段成型模具：通过机械加工出带有筋槽和产品内表面型面的金属阳模；
S2：对金属阳模进行结构加强处理；
S3：在结构加强处理处铺放蒙皮，所述蒙皮与产品外表面等厚度，范围在1mm-4mm；
S4：在蒙皮表面铺放一层有孔隔离膜，在隔离膜上铺放一层吸胶毡，用于吸附树脂，使产品纤维体积含量在60％，在吸胶毡表面铺放一层质软的薄壁金属或非金属外模用以均匀外压使各处受压均匀；
S5：在薄壁金属或非金属外模外表面铺放导气毡，在导气毡外铺放真空袋，真空袋与金属阳模用高温胶带粘接，仅留抽真空导气嘴，进行抽真空，真空度大于-95Kpa；
S6：对抽真空的金属阳模进行打压，打压压力在0.1-0.5Mpa；
S7：对打压后的金属阳模进行固化。
2.根据权利要求1所述的一种改善热压罐成型表面质量的复合材料成型方法，其特征在于，所述步骤S2的结构加强处理包括铺放预浸料和/或缠绕加强筋，所述铺放预浸料是在产品的内表面加强区型面铺放预浸料制作加强区，所述加强区型面根据承受载荷大小设计出不等厚的结构；所述缠绕加强筋是在金属阳模的筋槽内缠绕加强筋结构，通过在筋槽结束端钉钉子，人工或机器缠绕加强筋。
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