CN112172192B - 预压实装置及预压实方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预压实方法。该预压方法包括步骤S1，在风扇叶片模具的模具工作面上铺贴预定层数的预浸料片材；步骤S2，将预压实装置密封装配在风扇叶片模具上；步骤S3，在柔性膜与模具工作面之间抽真空；步骤S4，关闭第一真空管路接口，通过金属壳体的压缩气体管路接口在空腔内通入温度低于预浸料片材固化起始反应温度的压缩流体；步骤S5，通过金属壳体的压缩气体管路接口在空腔内通入温度22℃±3℃的压缩流体；步骤S6，拆除风扇叶片模具上的预压实装置；步骤S7，重复步骤S1～S6，直至完成铺贴预浸料片材。本发明提出了一种预压实方法，能降低复合材料风扇叶片的预压实时间，节省辅助材料和能源，降低制造成本且提高生产效率。

Description

预压实装置及预压实方法

技术领域

本发明涉及航空发动机的复合材料风扇叶片的制备技术领域，尤其涉及一种采用预浸料片材制造风扇叶片的预压实装置及预压实方法。

背景技术

开发先进的风扇叶片的材料及工艺是商用航空发动机实现轻质、高效、低成本的必经之路。随着航空发动机性能不断提高，特别是重量不断减轻，还将越来越多地依赖于高比强度、高比模量、抗颤振性能好、可设计性强的树脂基复合材料。现代商用大涵道比航空发动机的风扇叶片、风扇机匣、出口导向叶片等发动机主机冷端部件，以及发动机短舱进气道、降噪声衬、反推装置等部件大规模使用了树脂基复合材料。复合材料已成为降低发动机重量和提高发动机效率的关键手段。

通用公司（GE）在1970年代即开始研发树脂基复材风扇叶片，为了加快实现复材叶片由实验室向工程应用的转化，GE与斯奈克玛公司（SNECMA）于1991年成立了合资公司CFAN，集中两家公司复合材料专家和资源进行技术攻关，1994年9月交付了第一片GE90-94B风扇叶片，随后GE和SNECMA持续不断的投入大量人力、资金等资源，于2001年研制成功了GE90-115B复材叶片，2005年和2007年分别研制了GEnx1B, GEnx2B复材叶片。GEnx叶片数由GE90 的22 片减为18 片，降低风扇重量的同时显著增加叶片运转效率。GE9x发动机叶片尝试采用新的碳纤维和环氧树脂复合材料体系，叶片数量更少(16片)，厚度更薄，较现有GE9x发动机相比，燃油效率会提高10％。

GE研制发动机复合材料风扇叶片所采用的预浸料+热压罐成型工艺是航空航天用热固性树脂基复合材料成型最成熟、最常用的工艺技术路线，然而该工艺在制备大厚度复合材料构件，尤其是像商用航空发动机复合材料叶片这类双曲率大厚度变截面复合材料制件时，由于存在以下事实，会导致很多问题：（1）树脂和热固性树脂基复合材料的热导率很低，大厚度复合材料在固化成型初期，材料内部温度滞后于表面温度，在厚度方向上存在温度梯度，导致表面先发生固化反应，内部升温滞后，固化反应滞后，复合材料厚度超过某一限度后，表面在内部温度未达到固化温度时，已凝胶固化，导致材料内部预浸料层间铺叠工序裹入的空气和低分子挥发物难以排除，形成空隙、疏松、分层等缺陷；（2）热固性树脂基复合材料固化一般需要升温热引发，固化反应是放热反应，由于热导率低，不能快速地传递到表面, 造成材料内部温度升高, 反过来又引起固化反应加快。这个自催化过程会引起在厚度方向的温度差和固化不同步，进而导致固化不均匀及产生残余应力和变形，影响复合材料的质量，极端情况下甚至可能引起树脂的降解导致报废；（3）预浸料铺贴厚度与固化压实厚度存在较大差距，一般固化压实厚度是铺贴厚度的50%-70%，这样导致大厚度复合材料铺贴后的料坯厚度远大于固化成型理论厚度，特别是当大厚度制件还是双曲率变截面的情况下，复合材料固化成型的厚度和表面质量难以控制，且极易在制件内部出现铺层纤维皱褶缺陷，降低制件的承载能力；（4）大厚度变截面的结构特点还会导致固化升温过程不同厚度部位的温度不均匀，固化不同步，从而导致制件内部面内方向产生残余应力，导致制件翘曲变形并影响制件的承载能力。

为了解决上述问题，目前工业上常用的解决方案是铺叠过程中增加多次热压罐预压实工序，即在预浸料铺叠过程中，每铺叠一定的层数后，需要将铺叠好的料坯封装真空袋，推入热压罐升温至一定温度，并加压使预浸料片层间密实，经预压实的预浸料厚度达到接近理论固化压实厚度，并去除铺叠过程中裹入的空气。复合材料风扇叶片（叶根榫头部位厚度50～100mm）的铺叠过程中需要十几次至几十次重复上述过程，耗费大量工时，生产效率极低，同时还会消耗大量昂贵的辅助材料、能源；另外由于多次反复加热将导致底层靠近贴膜面的预浸料片层固化反应特性和流变性显著改变，并超过预浸料正式固化前允许的固化度，导致固化成型后的复合材料叶片性能偏低。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种预压实装置及预压实方法，适用于航空发动机的风扇叶片制备，能降低复合材料风扇叶片的预压实时间，节省辅助材料和能源，降低制造成本且提高生产效率。

具体地，本发明提出了一种预压实装置，应用于风扇叶片模具，所述风扇叶片模具的顶面设有用于成型风扇叶片的模具工作面；

所述预压实装置包括金属壳体及固定设置在所述金属壳体底部的柔性膜，所述金属壳体和柔性膜配合在其内部形成一空腔，所述金属壳体的底部能与所述风扇叶片模具的顶部密封配合，以使所述柔性膜覆盖于所述模具工作面；

所述金属壳体上开设有压缩气体管路接口和第一真空管路接口，所述预压实装置通过所述压缩气体管路接口能向所述空腔内注入加热流体或冷却流体，当向所述空腔内注入加热压缩流体时，能对所述模具工作面上铺贴的预浸料片材进行加压加热，所述预压实装置通过所述第一真空管路接口能在所述空腔内抽真空。

根据本发明的一个实施例，在所述金属壳体的底面周边与所述风扇叶片模具的顶面周边密封贴合固定，在所述金属壳体的底面周边上开设有第一圈槽，在所述第一圈槽内设有第一密封圈。

根据本发明的一个实施例，所述柔性膜通过所述第一密封圈卡合固定在所述第一圈槽内。

根据本发明的一个实施例，所述风扇叶片模具的顶面周边开设有第二圈槽，在所述第二圈槽内设有第二密封圈。

根据本发明的一个实施例，所述金属壳体的底面周边的内沿向下凸起形成一密封压头，所述密封压头与所述第二圈槽密封配合。

根据本发明的一个实施例，所述预压实装置与风扇叶片模具通过螺栓连接固定，所述金属壳体的底部向外延伸第一结合部，所述风扇叶片模具的顶部向外延伸第二结合部，所述第一结合部和第二结合部上下对应配合，且在两者上开设有安装孔，所述螺栓与所述安装孔螺纹配合固定。

本发明还提供了一种预压实方法，适用于上述的预压实装置，所述预压实方法包括：

步骤S1，在所述风扇叶片模具的模具工作面上铺贴预定层数的预浸料片材；

步骤S2，将所述预压实装置密封装配在所述风扇叶片模具上，使所述柔性膜覆盖于所述模具工作面；

步骤S3，在所述柔性膜与所述模具工作面之间抽真空，再通过所述金属壳体的第一真空管路接口在所述空腔内抽真空；

步骤S4，关闭所述第一真空管路接口，通过所述金属壳体的压缩气体管路接口在所述空腔内通入温度低于所述预浸料片材固化起始反应温度的压缩流体，保持所述空腔内的温度和压力在一设定时间段后，排出所述空腔内的流体；

步骤S5，通过所述金属壳体的压缩气体管路接口在所述空腔内通入温度22℃±3℃的压缩流体，保持所述空腔内的压力在0.1 MPa～0.3 MPa，使所述预浸料片材的温度迅速降低至22℃±3℃后，排出所述空腔内的流体；

步骤S6，拆除所述风扇叶片模具上的所述预压实装置；

步骤S7，重复步骤S1～S6，直至完成铺贴所述预浸料片材。

根据本发明的一个实施例，在执行所述步骤S1之前，在所述风扇叶片模具的模具工作面上涂覆脱模剂，预热所述风扇叶片模具，在执行所述步骤S1之后，在所述预浸料片材上覆盖隔离膜和导气材料。

根据本发明的一个实施例，在执行所述步骤S2之前，在所述预浸料片材的边缘内放置热电偶。

根据本发明的一个实施例，在步骤S3中，在所述柔性膜与所述模具工作面之间抽真空至-0.095MPa以上，通过所述金属壳体的第一真空管路接口在所述空腔内抽真空至-0.05MPa～-0.09MPa。

本发明提供的一种预压实装置及其预压实方法，采用预压实装置与风扇叶片模具配合来替换现有技术中的热压罐预压实工序，能有效降低复合材料风扇叶片的预压实时间，节省辅助材料和能源，降低制造成本且提高生产效率。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了现有技术中的风扇叶片的结构示意图。

图2示出了本发明一个实施例的预压实装置和风扇叶片模具的结构示意图。

图3示出了本发明一个实施例的预压实装置和风扇叶片模具的剖视图。

图4示出了本发明一个实施例的预压实装置和风扇叶片模具密封配合的局部示意图。

图5示出了本发明另一个实施例的预压实装置和风扇叶片模具密封配合的局部示意图。

图6是图4的局部放大图。

图7示出了本发明一个实施例的预压实方法的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

风扇叶片	100	叶身	110
				叶根	120	叶尖	130
前缘	140	后缘	150
				风扇叶片模具	200	顶面	201
第二圈槽	202	第二密封圈	203
				第二结合部	204	模具工作面	210
预浸料片材	220	第二真空管路接口	230
				预压实装置	300	金属壳体	310
底面	311	第一圈槽	312
				第一密封圈	313	密封压头	314
第一结合部	315	柔性膜	320
				空腔	330	压缩气体管路接口	340
第一真空管路接口	350	螺栓	360
				预压实方法	700

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1示出了现有技术中的风扇叶片的结构示意图。如图所示，航空发动机的风扇叶片100的长度一般比较大，从数百毫米到一千几百毫米不等。图示风扇叶片100的叶身110纵向从叶根120到叶尖130，横向从前缘140至后缘150，形成一双曲率大厚度变截面复合材料制件。风扇叶片100的主要作用是把进入发动机的空气进行初步压缩，压缩后的气体分两路，一路进入内涵道进行继续压缩，一路流进外涵道直接高速排出，产生巨大的推力。风扇叶片100一般是由钛合金以及复合材料制成。

图2示出了本发明一个实施例的预压实装置和风扇叶片模具的结构示意图。图3示出了本发明一个实施例的预压实装置和风扇叶片模具的剖视图。如图所示，预压实装置300布置在风扇叶片模具200的上方。风扇叶片模具200为现有技术，在风扇叶片模具200的顶面设有模具工作面210，模具工作面210用于承载制备风扇叶片100的预浸料片材220。预压实装置300包括金属壳体310及固定设置在金属壳体310底部的柔性膜320。金属壳体310相当于一个罩盖，其与柔性膜320配合在预压实装置300的内部形成一空腔330。金属壳体310的底部能与风扇叶片模具200的顶部密封配合，以使柔性膜320覆盖于风扇叶片模具200的模具工作面210上。柔性膜320的材料可以是但不限于真空袋膜、橡胶膜等。

进一步的，在金属壳体310上开设有压缩气体管路接口340和第一真空管路接口350。预压实装置300通过第一真空管路接口350能在空腔330内抽真空。预压实装置300通过压缩气体管路接口340能向空腔330内注入加热流体或冷却流体，以使柔性膜320压实模具工作面210。具体来说，压缩气体管路接口340能够与加热高温储能罐和降温储能罐连接，并分别配置有阀门开关，可以方便控制加热高温储能罐的加热流体和降温储能罐的冷却流体注入。其中，加热流体可以是气体，如空气、氮气、氩气等；也可以是液体，如水，加热硅油等。高温储能罐提供充入预压实装置的空腔的流体介质，并可以控制流体介质的温度和压力；低温储能罐提供充入预压实装置的空腔的降温流体介质，并可以控制降温流体介质的温度和压力。高温储能罐和低温储能罐的容量根据复合材料风扇叶片的尺寸和同时提供升降温流体介质的数量合理设置。通常，高温储能罐的流体温度控制范围40℃-150℃，控制精度为±2℃，压力不低于0.5MPa，控制精度为±0.02MPa；低温储能罐的流体温度控制范围0℃-30℃，压力不低于0.3MPa，控制精度为±0.02MPa。

常规的，在风扇叶片模具200上设有第二真空管路接口230，用于在模具工作面210上抽真空。当预压实装置300安装在风扇叶片模具200上，柔性膜320覆盖于风扇叶片模具200的模具工作面210上，第二真空管路接口230在柔性膜320与模具工作面210之间抽真空。

图4示出了本发明一个实施例的预压实装置和风扇叶片模具密封配合的局部示意图。结合图3所示，在金属壳体310的底面311的周边与风扇叶片模具200的顶面201的周边密封贴合固定。在金属壳体310的底面311上开设有第一圈槽312，在第一圈槽312内设有第一密封圈313。第一圈槽312的数量可以是一个或多个，图4示意性的列出了三个第一圈槽312，沿底面311由内向外排布。容易理解的，更多个第一圈槽312能够提升预压实装置300与风扇叶片模具200之间的密封性能。同样的，在第一圈槽312内设置的第一密封圈313的数量可以是一个或多个。图4中最内侧的第一圈槽312内设置了上下叠置的两个第一密封圈313，在预压实装置300的底面311和风扇叶片模具200的顶面201上下贴合时，给予更佳地弹性密封性能。

较佳地，柔性膜320通过第一密封圈313卡合固定在第一圈槽312内。上下叠置的两个第一密封圈313能更好地卡箍柔性膜320，从而在柔性膜320与金属壳体310内形成密封的空腔330。

图5示出了本发明另一个实施例的预压实装置和风扇叶片模具密封配合的局部示意图。与图4中的实施例相同部分在于，在预压实装置300的底面311开设有第一圈槽312，在第一圈槽312内设有第一密封圈313。其区别在于，在风扇叶片模具200的顶面201周边开设有第二圈槽202，在第二圈槽202内设有第二密封圈203，进一步提升预压实装置300和风扇叶片模具200的密封性能。更佳地，金属壳体310的底面311周边的内沿向下凸起形成一密封压头314。密封压头314向下通过柔性膜320抵住第二密封圈203，形成与第二圈槽202的密封配合，加强预压实装置300与风扇叶片模具200之间的密封性能。

结合图3和图4所示，预压实装置300与风扇叶片模具200通过螺栓360连接固定。金属壳体310的底部向外延伸第一结合部315。风扇叶片模具200的顶部向外延伸第二结合部204。第一结合部315和第二结合部204上下对应配合，且在两者上开设有安装孔。螺栓360与安装孔螺纹配合固定，使预压实装置300装配在风扇叶片模具200上，通过第一密封圈和第二密封圈的弹性形变力，从而形成预压实装置300与风扇叶片模具200之间的有效密封。具体来说，是形成了柔性膜320和模具工作面210之间的有效密封。

较佳地，在金属壳体310的内壁上涂覆耐冲刷隔热涂层。耐冲刷隔热涂层起到隔热保温作用。耐冲刷隔热涂层可以选用热塑性树脂制造，例如在金属壳体310的内壁上涂覆耐冲刷厚度为2mm的聚乙烯隔热材料。

较佳地，在金属壳体310的内壁上设置加强肋。加强肋用以加强金属壳体310的抗压能力。

较佳地，在金属壳体310的内壁上设有搅拌机构。当预压实装置300的空腔330内注入加热流体或冷却流体，可通过搅拌机构的搅拌作用，达到空腔330内的流体温度均匀。

图7示出了本发明一个实施例的预压实方法的流程图。如图所示，本发明还提供了一种预压实方法700，适用于前述的预压实装置300。该预压实方法700包括：

步骤S1，在风扇叶片模具200的模具工作面210上铺贴预定层数的预浸料片材220。该预定层数通常为3～8层。

步骤S2，将预压实装置300密封装配在风扇叶片模具200上，使柔性膜320覆盖于模具工作面210。使预压实装置300的底面311与风扇叶片模具200的顶面201贴合，用螺栓360紧固，柔性膜320完全覆盖预浸料片材220。

步骤S3，通过第二真空管路接口230在柔性膜320与模具工作面210之间抽真空，通过金属壳体310的第一真空管路接口350在空腔330内抽真空。

步骤S4，关闭第一真空管路接口350，通过金属壳体310的压缩气体管路接口340在空腔330内通入温度低于预浸料片材220固化起始反应温度的压缩流体，保持空腔330内的温度和压力在一设定时间段后，排出空腔330内的流体。

步骤S5，通过金属壳体310的压缩气体管路接口340在空腔330内通入温度22℃±3℃的压缩流体，保持空腔330内的压力在0.3±0.02MPa，使预浸料片材220的温度迅速降低至22℃±3℃后，排出空腔330内的流体。

步骤S6，拆除风扇叶片模具200上的预压实装置300。

步骤S7，重复步骤S1～S6，直至完成铺贴预浸料片材220。

通过本发明提供的一种预压实方法700，与预压实装置300相结合，无需现有技术中的封装真空袋、无需热压罐，能节省大量工时和封装真空袋所需的腻子条、真空袋膜等工艺辅助材料，可显著降低风扇叶片100的制造成本，提升生产效率。

较佳地，在执行步骤S1之前，在风扇叶片模具200的模具工作面210上涂覆脱模剂，预热所述风扇叶片模具200，在执行步骤S1之后，在预浸料片材220上覆盖隔离膜和导气材料。预热风扇叶片模具200可以采用预压实装置300来实施。具体操作步骤为，在风扇叶片模具200的模具工作面210上涂覆脱模剂以后，将预压实装置300安装在风扇叶片模具200上，拧紧螺栓360用于上下紧固预压实装置300和风扇叶片模具200。接通第一真空管路接口350，通入热压缩空气，预热风扇叶片模具200至35℃±5℃，排出压缩空气，关闭第一真空管路接口350，从风扇叶片模具200上卸除预压实装置300。

较佳地，在执行步骤S2之前，在预浸料片材220的边缘内放置热电偶。热电偶用于监控预压实方法700中预浸料片材220的温度变化。

较佳地，在执行步骤S3之前，预热预浸料片材220。

较佳地，在步骤S3中，在柔性膜320与模具工作面210之间抽真空至-0.095MPa以上，通过金属壳体310的第一真空管路接口350在空腔330内抽真空至-0.05MPa～-0.09MPa。

这里结合所有附图来具体描述风扇叶片100的预压实方法700的一个实施例的操作步骤，具体内容如下：

在风扇叶片模具200的模具工作面210上涂覆脱模剂，对风扇叶片模具200进行预热。具体预热操作为，将预压实装置300安装在风扇叶片模具200上，拧紧螺栓360，接通压缩气体管路接口340，通入温度为80℃±2℃的压缩空气，预热风扇叶片模具200至40℃±5℃后，关闭压缩气体管路接口340并排出热空气，从模具上卸除压实预压实装置300。

接着，在模具工作面210上的工作区域按复合材料风扇叶片100的铺层设计要求铺贴好预定层数的预浸料片材220后，在预浸料片材220边缘的非复合材料工艺轮廓内放置热电偶，并在预浸料片材220表面铺贴一层有孔隔离膜，再在隔离膜上覆盖一层透气毡。

然后，将预压实装置300安装在风扇叶片模具200上，拧紧螺栓360，使柔性膜320覆盖于风扇叶片模具200工作面上。接通风扇叶片模具200的第二真空管路接口230，在柔性膜320和预浸料片材220之间抽真空至-0.095MPa以上；将预压实装置300上的管路切换至第一真空管路接口350，空腔330内抽真空至-0.05MPa-0.09MPa，保持约3-10分钟后，关闭第一真空管路接口，通入温度为80℃±2℃的热压缩空气，控制压力为0.1 MPa ～0.3MPa，使铺贴好的预浸料片材220保温保压10m～15m后，排出热压缩空气；通入温度22℃±3℃的压缩空气，压力控制在0.3±0.02MPa，使铺贴在模具工作面210上的预浸料片材220温度迅速降低至22℃±3℃，排出预压实装置300的空腔330内的压缩空气。

最后，从风扇叶片模具200上卸除预压实装置300，按照风扇叶片100的铺层设计要求按顺序铺贴好下一个预浸料片材220，重复上述步骤直至完成复合材料风扇叶片100的全部铺层。

预压实方法700的另一个实施例的操作步骤，具体内容如下：

在风扇叶片模具200的模具工作面210上涂覆脱模剂，对风扇叶片模具200进行预热。具体预热操作为，将预压实装置300安装在风扇叶片模具200上，拧紧螺栓360，接通压缩气体管路接口340，通入温度为80℃±2℃的压缩空气，预热风扇叶片模具200至35℃±5℃后，关闭压缩气体管路接口340并排出热空气，从模具上卸除压实预压实装置300。

接着，在模具工作面210上的工作区域按复合材料风扇叶片100的铺层设计要求铺贴好预定层数的预浸料片材220后，在预浸料片材220边缘的非复合材料工艺轮廓内放置热电偶，并在预浸料片材220表面铺贴一层有孔隔离膜，再在隔离膜上覆盖一层透气毡。

然后，将预压实装置300安装在风扇叶片模具200上，拧紧螺栓360，使柔性膜320覆盖于风扇叶片模具200工作面上。接通风扇叶片模具200上的第二真空管路接口230，在柔性膜320和预浸料片材220之间抽真空至-0.095MPa；接通预压实装置300上的压缩气体管路接口340，通入温度为80℃±2℃的热压缩空气，控制压力为0.3±0.05MPa，使铺贴好的预浸料片材220保温保压10m～15m后，排出热压缩空气；通入温度22℃±3℃的压缩空气，压力控制在0.3±0.02MPa，使铺贴在模具工作面210上的预浸料片材220温度迅速降低至22℃±3℃，排出预压实装置300的空腔330内的压缩空气。

最后，从风扇叶片模具200上卸除预压实装置300，按照风扇叶片100的铺层设计要求按顺序铺贴好下一个预浸料片材220，重复上述步骤直至完成复合材料风扇叶片100的全部铺层。

本发明创造的有益效果：

第一，采用预压实装置300与风扇叶片模具200配合来替代传统方法中的预压罐操作方式，可显著降低风扇叶片100的制造时间。

第二，通过热流体直接对上表面刚铺贴完需要预压实的预浸料片材加热，避免了热压罐加热预压实对整个模具和已铺贴完的预浸料加热带来的由于金属模具热传导性好导致底层靠近贴膜面的预浸料片层固化反应特性和流变性显著改变，造成复合材料叶片性能偏低的问题。

第三，无需对整个预压罐进行加热加压操作，通过预压实装置300能够对风扇叶片模具200的模具工作面210及预浸料片材220进行预热，节省了大量能源；同时节省了大量的辅助材料，无需封装真空袋及所需的腻子条、真空袋膜等工艺辅料。

第四，在对预浸料片材220真空脱气的同时对预压实装置300抽真空，进一步降低产品孔隙率，提升固化成型后的风扇叶片100的性能。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (9)

1.一种预压实方法，适用于预压实装置，所述预压实装置应用于风扇叶片模具，所述风扇叶片模具的顶面设有用于成型风扇叶片的模具工作面，所述预压实装置包括金属壳体及固定设置在所述金属壳体底部的柔性膜，所述金属壳体和柔性膜配合在其内部形成一空腔，所述金属壳体的底部能与所述风扇叶片模具的顶部密封配合并通过螺栓连接固定，以使所述柔性膜覆盖于所述模具工作面；

在所述金属壳体上开设有压缩气体管路接口和第一真空管路接口，所述预压实装置通过所述压缩气体管路接口能向所述空腔内注入加热流体或冷却流体，当向所述空腔内注入加热压缩流体时，能对所述模具工作面上铺贴的预浸料片材进行加压加热，所述预压实装置通过所述第一真空管路接口能在所述空腔内抽真空；

所述预压实方法包括：

步骤S1，在所述风扇叶片模具的模具工作面上铺贴预定层数的预浸料片材；

步骤S2，将所述预压实装置密封装配在所述风扇叶片模具上，使所述柔性膜覆盖于所述模具工作面；

步骤S3，在所述柔性膜与所述模具工作面之间抽真空，再通过所述金属壳体的第一真空管路接口在所述空腔内抽真空；

步骤S4，关闭所述第一真空管路接口，通过所述金属壳体的压缩气体管路接口在所述空腔内通入温度低于所述预浸料片材固化起始反应温度的压缩流体，保持所述空腔内的温度和压力在一设定时间段后，排出所述空腔内的流体；

步骤S5，通过所述金属壳体的压缩气体管路接口在所述空腔内通入温度22℃±3℃的压缩流体，保持所述空腔内的压力在0.1 MPa～0.3 MPa，使所述预浸料片材的温度迅速降低至22℃±3℃后，排出所述空腔内的流体；

步骤S6，拆除所述风扇叶片模具上的所述预压实装置；

步骤S7，重复步骤S1～S6，直至完成铺贴所述预浸料片材。

2.如权利要求1所述的预压实方法，其特征在于，在所述金属壳体的底面周边与所述风扇叶片模具的顶面周边密封贴合固定，在所述金属壳体的底面周边上开设有第一圈槽，在所述第一圈槽内设有第一密封圈。

3.如权利要求2所述的预压实方法，其特征在于，所述柔性膜通过所述第一密封圈卡合固定在所述第一圈槽内。

4.如权利要求2所述的预压实方法，其特征在于，所述风扇叶片模具的顶面周边开设有第二圈槽，在所述第二圈槽内设有第二密封圈。

5.如权利要求4所述的预压实方法，其特征在于，所述金属壳体的底面周边的内沿向下凸起形成一密封压头，所述密封压头与所述第二圈槽密封配合。

6.如权利要求2所述的预压实方法，其特征在于，所述金属壳体的底部向外延伸第一结合部，所述风扇叶片模具的顶部向外延伸第二结合部，所述第一结合部和第二结合部上下对应配合，且在两者上开设有安装孔，所述螺栓与所述安装孔螺纹配合固定。

7.如权利要求1所述的预压实方法，其特征在于，在执行所述步骤S1之前，在所述风扇叶片模具的模具工作面上涂覆脱模剂，预热所述风扇叶片模具，在执行所述步骤S1之后，在所述预浸料片材上覆盖隔离膜和导气材料。

8.如权利要求1所述的预压实方法，其特征在于，在执行所述步骤S2之前，在所述预浸料片材的边缘内放置热电偶。

9.如权利要求1所述的预压实方法，其特征在于，在步骤S3中，在所述柔性膜与所述模具工作面之间抽真空至-0.095MPa以上，通过所述金属壳体的第一真空管路接口在所述空腔内抽真空至-0.05MPa～-0.09MPa。

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