CN111002659B - 一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法 - Google Patents

一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法。在采用热压罐真空袋成型工艺进行复合材料产品制造时，表面一般会放置均压板以提高产品表面光洁度，均压板一般有刚性均压板和半刚性均压板两种，刚性均压板可以更好的保证产品的表面质量，但是仅适用于型面简单的零件中，当产品型面比较复杂时均压板的制造难度较大、易变形，与模具之间匹配性稍差就会影响复合材料制件的内部质量。本发明的均压板包括1层玻璃布预浸料、16层碳纤维预浸料和未硫化的橡胶，其中：一层玻璃布预浸料上铺贴16层碳纤维预浸料，16层碳纤维预浸料上铺贴未硫化的橡胶。本发明综合了上述两种均压板的优点，可以同时保证产品的内部质量及表面质量。

Description

一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法
技术领域
本发明涉及航天航空复合材料技术领域，尤其是一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法。
背景技术
在采用热压罐真空袋成型工艺进行复合材料产品制造时，表面一般会放置均压板以提高产品表面光洁度，均压板一般有刚性均压板和半刚性均压板两种，刚性均压板可以更好的保证产品的表面质量，但是仅适用于型面简单的零件中，当产品型面比较复杂时均压板的制造难度较大、易变形，与模具之间匹配性稍差就会影响复合材料制件的内部质量；半刚性均压板可以适用于型面复杂的区域，但制造出的产品表面质量略差。现有的某型号飞机的复合材料壁板口盖区的示意图如图1所示，其中复合材料壁板与碳纤维毡采用共固化成型工艺制造，口盖与壁板为装配时进行铆接。复合材料壁板与碳纤维毡对接处的斜角都是通过梯层过渡来保证，但在铺贴时其位置均会有一定误差，同时碳纤维毡的厚度偏差较大，无法保证尺寸的准确性，该产品的尺寸较大、型面复杂且蒙皮梯层多，刚性均压板的制造变性较大，与模具的匹配性较差，产品容易出现疏松缺陷，采用常规的半刚性均压板又无法保证碳纤维毡区域的表面质量，表面易出现凸起、凹陷及纤维褶皱等问题。现有专利CN106738504提供的是一种用于复合材料Z-pin增强加筋板成型均压板的制备方法，解决加筋壁板的成型质量问题，本发明提供的同时保证复合材料制件的内部质量和表面质量的一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法。两者的发明目的及解决的问题均不相同。
发明内容
（一）解决的技术问题
本发明的目的主要是为了针对上述技术问题，而设计一种半刚性均压板，可以在同时保证复合材料制件的内部质量和表面质量的一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法。
（二）技术方案
本发明的技术方案：
本发明为解决上述问题：首先根据产品非贴模面的型面制造一个均压板成型模，然后进行均压板制造，均压板制造时首先在均压板成型模表面贴一层EW100A/QY9511玻璃布预浸料，随后在碳纤维毡的区域铺贴16层CCF300/QY9511碳纤维预浸料（还采用玻璃布预浸料等材料代替），铺贴区域大小：碳纤维预浸料的铺贴区域大于碳纤维毡所处区域大小，且边缘需进行梯层过渡，然后在表面铺贴未硫化的橡胶，随后封装抽真空并按所用预浸料的参数加温固化。
一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板，包括1层玻璃布预浸料、16层碳纤维预浸料和未硫化的橡胶，其中：一层玻璃布预浸料上铺贴16层碳纤维预浸料，16层碳纤维预浸料上铺贴未硫化的橡胶。
一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板，其中：碳纤维毡的区域铺贴16层碳纤维预浸料。
一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法，其中： 16层碳纤维预浸料固化后的厚度为2mm。
一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法，其中：16层碳纤维预浸料的铺贴区域大于碳纤维毡区域。
一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法，其中：制备方法步骤如下：
A、以复合材料壁板非贴模面外形为基准制造均压板成型模；
B、在均压板成型模上依次铺贴1层玻璃布预浸料、16层碳纤维预浸料和1层未硫化的橡胶，16层碳纤维预浸料铺贴时边缘应逐层过渡，且铺贴区域应大于碳纤维毡所处区域的大小；
C、封装抽真空并按预浸料的工艺参数进行加温固化，制成均压板；具体参数如下：抽真空使真空袋内的真空压力不低于-0.097MPa，然后以（0.5~3）℃/min的速率开始升温，同时加外压至（0.6~0.7）MPa，升温至（125±5）℃，保温保压（1~1.25）h，然后以（0.5~3）℃/min的速率继续升温至（185±5）℃，保温保压（1~1.25）h，然后以（0.5~3）℃/min的速率继续升温至（200±5）℃，保温保压（5~5.25）h，保温结束后以不大于1.5℃/min的降温速率随炉保压冷却至60℃以下，卸压出罐。
D、复合材料壁板在复合材料壁板成型模具上铺贴完成后，将本发明中的均压板放置在零件表面，随后完成封装抽真空并固化，完成零件制造。
（三）有益效果
本发明的优点在于：与现有技术相比本发明使用这种均压板，在保证产品内部质量的情况下解决了碳纤维毡区域凸起、凹陷及纤维褶皱的问题，同时通过在碳纤维预浸料铺贴时的梯层过渡，也避免了刚性材料与橡胶的对接缝会在产品表面产生印痕的情况。
除了上述所描述的目的、特征和优点外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明进一步说明。
附图说明
图1为现有技术中壁板口盖区结构示意图。
图2为本发明的均压板结构示意图。
图3为本发明的均压板的使用示意图。
附图标记：复合材料壁板1、碳纤维毡2、口盖3、1层玻璃布预浸料4、碳纤维预浸料5、未硫化的橡胶6、复合材料壁板成型模具7。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1、请参阅图2，一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板，包括1层玻璃布预浸料4、16层碳纤维预浸料5和未硫化的橡胶6，其中：一层玻璃布预浸料4上铺贴16层碳纤维预浸料5，16层碳纤维预浸料5上铺贴未硫化的橡胶6。
实施例2、请参阅图2-3，一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板，其中：碳纤维毡2的区域铺贴16层碳纤维预浸料5。其余同实施例1。
实施例3. 请参阅图2-3，一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法，其中： 16层碳纤维预浸料5固化后的厚度为2mm。其余同实施例1或2。
实施例4. 请参阅图2-3，一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法，其中：16层碳纤维预浸料5的铺贴区域大于碳纤维毡2区域。余同实施例1或2。
实施例5. 请参阅图2-3，一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法，其中：一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法，其特征在于：1层玻璃布预浸料（4）的型号为EW100A/QY9511；16层碳纤维预浸料（5）的型号为CCF300/QY9511，还可采用玻璃布预浸料代替。
实施例6. 请参阅图2-3，一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板及其制备方法，其中：制备方法步骤如下：
A、以复合材料壁板非贴模面外形为基准制造均压板成型模；
B、在均压板成型模上依次铺贴1层玻璃布预浸料4、16层碳纤维预浸料5和1层未硫化的橡胶6，16层碳纤维预浸料5铺贴时边缘应逐层过渡，且铺贴区域应大于碳纤维毡2所处区域的大小；
C、封装抽真空并按预浸料的工艺参数进行加温固化，制成均压板；具体参数如下：抽真空使真空袋内的真空压力不低于-0.097MPa，然后以（0.5~3）℃/min的速率开始升温，同时加外压至（0.6~0.7）MPa，升温至（125±5）℃，保温保压（1~1.25）h，然后以（0.5~3）℃/min的速率继续升温至（185±5）℃，保温保压（1~1.25）h，然后以（0.5~3）℃/min的速率继续升温至（200±5）℃，保温保压（5~5.25）h，保温结束后以不大于1.5℃/min的降温速率随炉保压冷却至60℃以下，卸压出罐。
D、复合材料壁板1在复合材料壁板成型模具7上铺贴完成后，将本发明中的均压板放置在零件表面，随后完成封装抽真空并固化，完成零件制造。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种用于用于复合材料制件成型的半刚性均压板，包括1层玻璃布预浸料（4）、16层碳纤维预浸料（5）和未硫化的橡胶（6），其特征在于：1层玻璃布预浸料（4）上铺贴16层碳纤维预浸料（5），16层碳纤维预浸料（5）上铺贴未硫化的橡胶（6），16层碳纤维预浸料（5）的铺贴区域大于复合材料制件中所含的碳纤维毡（2）区域。
2.权利要求1所述的一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板，其特征在于：16层碳纤维预浸料（5）固化后的厚度为2mm，1层玻璃布预浸料（4）的型号为EW100A/QY9511，16层碳纤维预浸料（5）的型号为CCF300/QY9511。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于复合材料制件成型的半刚性均压板的制备方法，
其特征在于：制备方法步骤如下：
A、以复合材料壁板（1）的非贴模面外形为基准制造均压板成型模；
B、在均压板成型模上依次铺贴1层玻璃布预浸料（4）、16层碳纤维预浸料（5）和1层未硫化的橡胶（6），16层碳纤维预浸料（5）铺贴时边缘逐层过渡，且铺贴区域大于碳纤维毡（2）所处区域的大小；
C、封装抽真空并按预浸料的工艺参数进行加温固化，制成均压板；具体参数如下：抽真空使真空袋内的真空压力不低于-0 .097MPa，然后以（0.5~3）℃/min的速率开始升温，同时加外压至（0.6~0.7）MPa，升温至（125±5）℃，保温保压（1~1.25）h，然后以（0.5~3）℃/min的速率继续升温至（185±5）℃，保温保压（1~1.25）h，然后以（0.5~3）℃/min的速率继续升温至（200±5）℃，保温保压（5~5.25）h，保温结束后以不大于1.5℃/min的降温速率随炉保压冷却至60℃以下，卸压出罐；即得所述半刚性均压板。
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