CN111873492A - 航空玻纤复材零件成型用压力垫 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空玻纤复材零件成型用压力垫，包括自下而上依次叠置的第一橡胶层、预浸料层、第二橡胶层，三者与根据航空玻纤复材零件制得的模具件热压固化成型后脱模，制得所述压力垫，所述第一橡胶层朝向模具件的靠袋面。该压力垫具有橡胶和预浸料组合结构，橡胶以预浸料为骨架，压力垫形状不易变化，使用寿命提升；使用该压力垫固化成型航空玻纤复材零件时，压力垫表面的橡胶受热膨胀，填充零件拐角、弧面区域，有利于提升零件靠袋面表面质量；压力垫具有固定形状，可依据铺贴工装和零件形状定位放置，减少因操作失误带来的风险；模具件可反复使用制作压力垫。

Description

航空玻纤复材零件成型用压力垫
技术领域
本发明涉及一种航空复材零件成型用压力垫。
背景技术
现代飞机设计中，越来越多地选择玻璃纤维作为飞机内饰部件的材料，以获得更轻的重量、更高的强度和更可靠的表面质量。
然而飞机内饰零件通常形状复杂、曲率较大，铺贴过程中预浸料易产生架桥，最终导致零件内部空腔；而且内饰零件的装配区域大多在其非工装面(靠袋面)，靠袋面表面质量难以控制。因此目前一般解决方法是在零件铺贴完成后，再铺覆一层未固化非硅类工装橡胶(Airpaid)作为匀压垫，以此改善零件表面质量，降低空腔概率。
使用这种橡胶匀压垫，虽然可以一定程度上改善零件表面质量，但是对操作者铺覆熟练程度要求较高，新手操作不当，反而会造成零件受压不足；其次橡胶匀压垫使用成本较高，以酚醛树脂体系玻纤成型为例，橡胶匀压垫在温度130°、压力3Bar的条件下，随零件进罐2～3次就会硬化变形，无法继续使用；除此之外，这种橡胶匀压垫无法完全铺覆零件的垂直翻边结构，零件角落易堆积树脂胶。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种航空玻纤复材零件成型用压力垫，改善玻纤复材零件靠袋面表面质量。
技术方案：一种航空玻纤复材零件成型用压力垫的制作方法，包括以下步骤：
步骤100：对所需制作压力垫的玻纤复材零件，制得其模具件；
步骤200：对模具件打磨、清洁其靠袋面；
步骤300：对模具件表面涂刷脱模剂；
步骤400：将模具件放在玻纤复材零件铺贴工装上，在模具件的靠袋面先铺覆一层橡胶垫，然后制真空袋并抽真空；
步骤500：拆除真空袋，在橡胶垫上铺贴与玻纤复材零件材料一致的预浸料，在预浸料上再铺覆一层橡胶垫，然后制真空袋并抽真空；
步骤600：将真空袋送入热压罐固化，固化完成后冷却、出罐，拆除真空袋，将固化好的组合结构的压力垫从铺贴工装和模具件上脱模取出。
进一步的，步骤100中，玻纤复材零件具有蜂窝芯结构的，制得的模具件用灌封胶将其蜂窝芯全部灌封。用于提高模具件在蜂窝芯结构处的结构强度，以满足后续打磨、固化等所需的强度要求。
进一步的，步骤200包括：
步骤201：使用砂纸或打磨器打磨模具件的靠袋面，去除表面树脂，然后使用无油压缩空气清理模具件，再用无尘布蘸取异丙醇擦拭清洁模具件，自然风干至异丙醇完全挥发。
进一步的，步骤200还包括：
步骤202：使用修补树脂涂刷模具件的打磨区域，待修补树脂固化，然后根据模具件的理论数模，铣切模具件靠袋面，铣切出理论型面，铣切完成后使用无油压缩空气清理模具件，再用无尘布蘸取异丙醇擦拭清洁模具件，自然风干至异丙醇完全挥发。
进一步的，步骤400、步骤500中，铺覆橡胶垫采用对接，对接缝公差为-0.5～0mm。
进一步的，模具件的靠袋面具有拐角的，步骤400中在橡胶垫上再设置橡胶条填充拐角处，再进行步骤500。
进一步的，模具件具有蜂窝芯结构且该区域的靠袋面具有弧面的，步骤500中将弧面处的预浸料设置橡胶片铺覆替代，橡胶片与预浸料搭接，搭接缝为12～19mm。
进一步的，步骤500中，在橡胶垫上连续铺贴2～4层预浸料，同一层的预浸料搭接缝为12～19mm，上下层的预浸料搭接缝错开至少25mm，上下层的预浸料之间呈90±5°。
进一步的，步骤600中，固化压力为6～7bar，固化温度为130±5℃，保温2h，完成固化，而后冷却到室温、出罐。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：本发明的压力垫，具有橡胶和预浸料组合结构，橡胶以预浸料为骨架，压力垫形状不易变化，使用寿命提升；使用该压力垫固化成型航空玻纤复材零件时，压力垫表面的橡胶受热膨胀，填充零件拐角、弧面区域，有利于提升零件靠袋面表面质量；压力垫具有固定形状，可依据铺贴工装和零件形状定位放置，减少因操作失误带来的风险；模具件可反复使用制作压力垫。
附图说明
图1为实施例1的压力垫纵向剖视结构示意图；
图2为实施例1的压力垫所用于成型的航空玻纤复材零件纵向剖视结构示意图；
图3为实施例1的压力垫制作方法示意图，在铺贴工装和模具件上制作压力垫的纵向剖视图；
图4为实施例2的压力垫纵向剖视结构示意图；
图5为实施例2的压力垫所用于成型的航空玻纤复材零件纵向剖视结构示意图；
图6为实施例2的压力垫制作方法示意图，在铺贴工装和模具件上制作压力垫的纵向剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种航空玻纤复材零件成型用压力垫，该航空玻纤复材零件1-5结构如附图2所示，航空玻纤复材零件1-5的靠袋面1-51具有拐角1-52，航空玻纤复材零件1-5的内部具有蜂窝芯结构1-53。
压力垫如附图1所示，为叠层结构，与根据航空玻纤复材零件1-5制得的模具件热压固化成型后脱模而制得，包括自下而上依次叠置的第一橡胶层1-1、预浸料层1-2、第二橡胶层1-3，第一橡胶层1-1朝向模具件的靠袋面，第一橡胶层1-1与预浸料层1-2之间设置橡胶条1-4填充拐角处。
第一橡胶层1-1、第二橡胶层1-3均以橡胶垫铺覆对接，对接缝公差为-0.5～0mm。预浸料层1-2为2层预浸料1-21、1-22，每层以预浸料铺贴搭接，同一层的预浸料搭接缝为12～19mm，上下层的预浸料搭接缝错开至少25mm，上下层的预浸料之间呈90±5°，预浸料材料与玻纤复材零件材料一致。橡胶条1-4的纵截面是边长为0.8～1.2mm的正方形，橡胶条1-4可设置多条。
该压力垫的制作方法，结合附图3所示，具体包括以下步骤：
步骤100：依照所需制作压力垫的航空玻纤复材零件，制得其模具件1。玻纤复材零件中具有蜂窝芯结构，制得模具件后，需用灌封胶2(例如BR 623P4)将模具件1上的蜂窝芯3全部灌封，以提高模具件在蜂窝芯结构处的结构强度。
步骤200：对模具件打磨、清洁其靠袋面。具体包括以下步骤：
步骤201：使用至少80目砂纸手工打磨模具件的靠袋面，或使用打磨器打磨模具件的靠袋面，去除表面树脂，然后使用无油压缩空气清理模具件，再用无尘布蘸取异丙醇擦拭清洁模具件，而后自然风干至异丙醇完全挥发。
步骤202：使用修补树脂(例如Epolam 2500)涂刷模具件的打磨区域，涂覆厚度不少于2mm，待修补树脂在常温下固化16小时；根据模具件的理论数模，铣切模具件靠袋面，铣切出理论型面4，铣切完成后，使用无油压缩空气清理模具件，再用无尘布蘸取异丙醇擦拭清洁模具件，而后自然风干至异丙醇完全挥发。
步骤300：对模具件表面涂刷三次脱模剂(例如Form Release Agent Frekote700NC)，每次间隔15分钟。
步骤400：将模具件放在玻纤复材零件铺贴工装5上，在模具件的靠袋面先铺覆一层橡胶垫6(即第一橡胶层1-1)，只可对接，对接缝公差为-0.5～0mm，可以利用橡胶垫的弹性将两片需要对接的橡胶紧靠在一起，在靠袋面的拐角处，可将橡胶裁剪成纵截面是边长为约1mm的正方形的橡胶条7(即橡胶条1-4)，放在橡胶垫6上填充拐角处，橡胶条可设置多条，然后将整体制真空袋并抽100％真空30min。
步骤500：拆除真空袋，在橡胶垫6上铺贴与玻纤复材零件材料一致的预浸料8(即预浸料层1-2)，预浸料连续铺贴2层(即预浸料1-21、1-22)，同一层的预浸料，只可搭接，搭接缝为12～19mm，上下层的预浸料搭接缝错开至少25mm，上下层的预浸料之间呈90±5°，而后在预浸料8上再铺覆一层橡胶垫9(即第二橡胶层1-3)，只可对接，对接缝公差为-0.5～0mm，可以利用橡胶垫的弹性将两片需要对接的橡胶紧靠在一起，然后将整体制真空袋并抽100％真空30min。
步骤600：将真空袋送入热压罐固化，固化压力为6～7bar，固化温度为130±5℃，保温2h，完成固化，而后冷却到室温、出罐，拆除真空袋，将固化好的组合结构的压力垫从铺贴工装和模具件上脱模取出。
本实施例的制作方法，适用于模具件上具有直角拐角等难以与预浸料贴合时完全贴合的部位。
步骤202，根据需要设置，如模具件的靠袋面无需再铣切理论型面，则无需步骤202。步骤500中，预浸料铺贴层数，根据预浸料固化后是否能够支撑压力垫形状设计，预浸料铺贴层数通常为2～4层。
实施例2
一种航空玻纤复材零件成型用压力垫，该航空玻纤复材零件2-5结构如附图5所示，航空玻纤复材零件2-5的靠袋面2-51具有弯曲的弧面2-52，航空玻纤复材零件2-5的内部具有蜂窝芯结构2-53，弧面2-52处于蜂窝芯结构2-53区域。
压力垫如附图4所示，为叠层结构，与根据航空玻纤复材零件2-5制得的模具件热压固化成型后脱模而制得，包括自下而上依次叠置的第一橡胶层2-1、预浸料层2-2、第二橡胶层2-3，第一橡胶层2-1朝向模具件的靠袋面，预浸料层2-2在弧面处设置橡胶片2-4替代。
第一橡胶层2-1、第二橡胶层2-3均以橡胶垫铺覆对接，对接缝公差为-0.5～0mm。预浸料层2-2为2层预浸料2-21、2-22，每层以预浸料铺贴搭接，同一层的预浸料搭接缝为12～19mm，上下层的预浸料搭接缝错开至少25mm，上下层的预浸料之间呈90±5°，预浸料材料与玻纤复材零件材料一致。橡胶片2-4对应设置2层，同层的橡胶片与同层的预浸料搭接，搭接缝为12～19mm。
该压力垫的制作方法，结合附图6所示，具体包括以下步骤：
步骤100：依照所需制作压力垫的航空玻纤复材零件，制得其模具件10。玻纤复材零件中具有蜂窝芯结构，制得模具件后，需用灌封胶2(例如BR 623P4)将模具件10上的蜂窝芯3全部灌封，以提高模具件在蜂窝芯结构处的结构强度。
步骤200：对模具件打磨、清洁其靠袋面。具体包括以下步骤：
步骤201：使用至少80目砂纸手工打磨模具件的靠袋面，或使用打磨器打磨模具件的靠袋面，去除表面树脂，然后使用无油压缩空气清理模具件，再用无尘布蘸取异丙醇擦拭清洁模具件，而后自然风干至异丙醇完全挥发。
步骤202：使用修补树脂(例如Epolam 2500)涂刷模具件的打磨区域，涂覆厚度不少于2mm，待修补树脂在常温下固化16小时；根据模具件的理论数模，铣切模具件靠袋面，铣切出理论型面，铣切完成后，使用无油压缩空气清理模具件，再用无尘布蘸取异丙醇擦拭清洁模具件，而后自然风干至异丙醇完全挥发。
步骤300：对模具件表面涂刷三次脱模剂(例如Form Release Agent Frekote700NC)，每次间隔15分钟。
步骤400：将模具件放在玻纤复材零件铺贴工装5上，在模具件的靠袋面先铺覆一层橡胶垫6(即第一橡胶层2-1)，只可对接，对接缝公差为-0.5～0mm，可以利用橡胶垫的弹性将两片需要对接的橡胶紧靠在一起，然后将整体制真空袋并抽100％真空30min。
步骤500：拆除真空袋，在橡胶垫6上铺贴与玻纤复材零件材料一致的预浸料8(即预浸料层2-2)，预浸料连续铺贴2层(即预浸料2-21、2-22)，同一层的预浸料，只可搭接，搭接缝为12～19mm，上下层的预浸料搭接缝错开至少25mm，上下层的预浸料之间呈90±5°，在靠袋面的弧面处，将两层预浸料设置两层橡胶片11(即橡胶片2-4)铺覆替代，同层的橡胶片11与同层的预浸料8搭接，搭接缝为12～19mm，而后在上层的预浸料8和橡胶片11上再铺覆一层橡胶垫9(即第二橡胶层2-3)，只可对接，对接缝公差为-0.5～0mm，可以利用橡胶垫的弹性将两片需要对接的橡胶紧靠在一起，然后将整体制真空袋并抽100％真空30min。
步骤600：将真空袋送入热压罐固化，固化压力为6～7bar，固化温度为130±5℃，保温2h，完成固化，而后冷却到室温、出罐，拆除真空袋，将固化好的组合结构的压力垫从铺贴工装和模具件上脱模取出。
本实施例的制作方法，适用于模具件上具有蜂窝芯结构且该区域的靠袋面具有弯曲弧面等曲率较大的部位。
本发明的压力垫，具有橡胶和预浸料组合结构，橡胶以预浸料为骨架，压力垫形状不易变化，使用寿命提升；使用该压力垫固化成型航空玻纤复材零件时，压力垫表面的橡胶受热膨胀，填充零件拐角、弧面区域，有利于提升零件靠袋面表面质量；压力垫具有固定形状，可依据铺贴工装和零件形状定位放置，减少因操作失误带来的风险；模具件可反复使用制作压力垫。

Claims (8)

1.一种航空玻纤复材零件成型用压力垫，其特征在于：包括自下而上依次叠置的第一橡胶层、预浸料层、第二橡胶层，三者与根据航空玻纤复材零件制得的模具件热压固化成型后脱模，制得所述压力垫，所述第一橡胶层朝向模具件的靠袋面。
2.根据权利要求1所述的航空玻纤复材零件成型用压力垫，其特征在于：所述第一橡胶层、第二橡胶层均以橡胶垫铺覆对接，对接缝公差为-0.5～0mm。
3.根据权利要求1所述的航空玻纤复材零件成型用压力垫，其特征在于：所述预浸料层为2～4层预浸料，每层以预浸料铺贴搭接，同一层的预浸料搭接缝为12～19mm，上下层的预浸料搭接缝错开至少25mm，上下层的预浸料之间呈90±5°。
4.根据权利要求1所述的航空玻纤复材零件成型用压力垫，其特征在于：所述预浸料层的预浸料材料与玻纤复材零件材料一致。
5.根据权利要求1所述的航空玻纤复材零件成型用压力垫，其特征在于：模具件的靠袋面具有拐角的，在所述第一橡胶层与所述预浸料层之间设置橡胶条填充拐角处。
6.根据权利要求5所述的航空玻纤复材零件成型用压力垫，其特征在于：所述橡胶条的纵截面是边长为0.8～1.2mm的正方形。
7.根据权利要求1所述的航空玻纤复材零件成型用压力垫，其特征在于：模具件具有蜂窝芯结构且该区域的靠袋面具有弧面的，弧面处的所述预浸料层设置橡胶片替代，所述橡胶片与预浸料搭接，搭接缝为12～19mm。
8.根据权利要求3所述的航空玻纤复材零件成型用压力垫，其特征在于：模具件具有蜂窝芯结构且该区域的靠袋面具有弧面的，弧面处的所述预浸料层设置橡胶片替代，同层的所述橡胶片与同层的所述预浸料搭接，搭接缝为12～19mm。
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