CN112123810B - 一种提高大厚度复合材料舵内部成型质量的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合材料舵成型方法技术领域，具体是一种提高大厚度复合材料舵内部成型质量的工艺方法，旨在解决现有舵成型不易脱模、合格率低的技术问题。采用如下技术方案：预成型时，在模具与舵之间加垫铜皮或铝皮，先沿曲面铺一层碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，然后逐层平铺碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，预成型加工后形成预制体，然后在预制体外表面铺覆整层碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，成型加工后形成成型体。

Description

一种提高大厚度复合材料舵内部成型质量的工艺方法
技术领域
本发明涉及复合材料舵成型方法技术领域，具体是一种提高大厚度复合材料舵内部成型质量的工艺方法。
背景技术
舵是用于操纵和控制航向的重要零件，形状示意如图1所示，最大厚度约21mm。原来的舵通过钢或铝合金制成，重量较重，难以满足要求。为了减轻重量和结构特殊受力要求，现有舵多采用碳纤维/环氧树脂复合材料成型，舵杆采用金属材料。由于舵厚度较大，现有成型方法采用二次成型法，即首先在预成型模具中依次铺贴依舵曲面形状裁剪好的碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，预压形成预制体，卸模后在预制体外部铺覆依舵曲面展开形状裁剪而成的整层碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，然后再装入成型模具中在热压机上加热加压固化。
采用该方法存在如下弊端：1）第一次成型后，预制体不易脱模，即便在模具上提前涂脱模剂，脱模过程中预制体易分散，且脱模剂在二次成型过程中易造成预制体与新缠绕层之间的分层,极大影响最终成型质量；2）成型件内易形成褶皱，内部质量不易控制，在小批量生产过程中，无损检测合格率较低，约为36%。
发明内容
本发明旨在解决现有舵成型不易脱模、合格率低的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种提高大厚度复合材料舵内部成型质量的工艺方法，包括以下步骤：
S1、采用两块分别与成型模具的上模内表面和下模内表面适配的铜皮或铝皮，并将两块铜皮或铝皮分别贴于上模内、下模内，然后在两块铜皮或铝皮的内表面上粘贴脱模布；
S2、在脱模布的内表面沿曲面铺一层碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，这层编织布的作用是将步骤S3中的过程平铺的编织布连接为一个整体，防止取舵预制体时出现分散的现象；
S3、在步骤S2所铺层的内部逐层平铺碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，同时预埋舵杆，且每铺3-5层用真空泵抽出空气；
S4、铺到位后开始合模在热压机上预成型加工，加工完毕形成舵预制体；
S5、将舵预制体取出，在舵预制体外部铺覆整层碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，本步骤铺设的碳纤维/环氧预浸料编织布厚度与步骤S1中的铜皮或铝皮和脱模布的总厚度相同，然后装入成型模具中，在热压机上成型加工，加工完毕形成舵成型体；
S6、脱模取出。
本发明的有益效果是：
1）预成型时加垫铜皮或铝皮，预压完成后舵预制体更易取出，不易分层，不会形成新的孔隙、气泡；
2）铜皮或铝皮易传热，与舵模具曲面易贴合和赋形，预成型结束后，预制体表面光顺平整，满足成型要求；
3）由于铜皮或铝皮的设置，可将预成型和成型加工都在成型模具中进行，一套模具完成成型过程，节约模具成本；
4）采用由外而内，预浸料铺层长度依次增加的铺层方法，压制时预浸料层间不易夹杂气泡或层间形成的气泡更易排出，采用该方法成型的复合材料舵，经无损检测结果全部满足要求，且成型质量稳定；
5）本成型工艺方法操作方便，满足大厚度舵预压成型要求，减少预制体分层风险，有效提高了舵成型内部质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术的舵及相关结构的示意图；
图2是现有技术的舵成型后的截面效果图；
图3是本发明的舵成型后的截面效果图；
图4是本发明的预制体外缠绕整层编织布的操作示意图；
图5是本发明成型加工时的结构图。
图中：
1┄上模；2┄下模；3┄舵杆；4┄上框；5┄下框；6┄前缘板。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
参照图3至图5，本发明的一种提高大厚度复合材料舵内部成型质量的工艺方法，包括以下步骤：
S1、采用两块分别与成型模具的上模1内表面和下模2内表面适配的铜皮或铝皮，并将两块铜皮或铝皮分别贴于上模1内、下模2内，然后在两块铜皮或铝皮的内表面上粘贴脱模布，铜皮或铝皮加工成与舵形状适配的曲面，脱模布为本领域常用的部件，具体采用何种材质、如何粘贴皆属于本领域人员容易设计的。
S2、在脱模布的内表面沿曲面铺一层碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，具体实施时，可铺设一层碳纤维预浸料编织布，再铺设一层环氧树脂预浸料编织布。
S3、在步骤S2所铺层的内部逐层平铺碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，同时预埋舵杆3，且每铺3-5层用真空泵抽出空气。
S4、铺到位后开始合模在热压机上预成型加工，加工完毕形成舵预制体。这里预成型加工属于本领域成熟的技术，具体实施时预成型温度控制为树脂流动温度，一般为50℃~60℃，压制时间约30min-1h，压力控制3-7MPa。
S5、将舵预制体取出，在舵预制体外部铺覆整层碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，本步骤铺设的碳纤维/环氧预浸料编织布厚度与步骤S1中的铜皮或铝皮和脱模布的总厚度相同，然后装入成型模具中，在热压机上成型加工，加工完毕形成舵成型体。这里成型加工也属于本领域成熟的技术，时间温度根据树脂固化要求确定，属于本领域人员容易设计的。铜皮或铝皮的厚度一般为0.5mm~1mm。
S6、脱模取出。
参照图5，成型加工时，上框4用以对上模1进行限位，下框5用以对下模2进行限位，前缘板6设有与舵的前端适配的凹部，用以对舵的前端成型。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种提高大厚度复合材料舵内部成型质量的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用两块分别与成型模具的上模（1）内表面和下模（2）内表面适配的铜皮或铝皮，并将两块铜皮或铝皮分别贴于上模（1）内、下模（2）内，然后在两块铜皮或铝皮的内表面上粘贴脱模布；
S2、在脱模布的内表面沿曲面铺一层碳纤维/环氧树脂预浸料编织布；
S3、在步骤S2所铺层的内部逐层平铺碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，同时预埋舵杆（3），且每铺3-5层用真空泵抽出空气；
S4、铺到位后开始合模在热压机上预成型加工，加工完毕形成舵预制体；
S5、将舵预制体取出，在舵预制体外部铺覆整层碳纤维/环氧树脂预浸料编织布，本步骤铺设的碳纤维/环氧预浸料编织布厚度与步骤S1中的铜皮或铝皮和脱模布的总厚度相同，然后装入成型模具中，在热压机上成型加工，加工完毕形成舵成型体；
S6、脱模取出。
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