CN112571827A - 一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，成型方法包括预浸料铺叠过程、封装过程和热成型过程，预浸料铺叠过程为在带有脱模材料的模具上铺叠多层复合材料的预浸料；封装过程为在铺叠完成的预浸料上依次铺放脱模布、隔离膜、均压垫、透气毡和真空袋；热成型过程为将封装完成后的组合体放置在带真空的烘箱中，按预浸料标准固化工艺进行热成形；其中，脱模布的边长D1与零件边长一致，隔离膜的边长为D2，D2＞D1，均压垫的边长为D3，D1≤D3≤D2，透气毡的边长为D4，D4＞D2，在脱模布和隔离膜之间铺放多个呈长条形的导气条，每个导气条的一端均搭接在脱模布上，另一端均超出脱模布的外端，与透气毡接触。

Description

一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法
技术领域
本发明涉及复合材料制造技术领域，特别是涉及一种用于降低非热压罐成型复合材料方孔隙率的成型方法。
背景技术
随着复合材料技术的发展，复合材料在飞机结构上的使用率不断提高。复合材料构件的大量采用对减轻飞机重量、降低燃油消耗、延长飞机维修周期，以及改善飞机性能方面作用显著。目前航空航天用碳纤维树脂基复合材料成型主要使用热压罐工艺，但是热压罐成型工艺存在能源消耗多、设备制造和运行成本高、对成型模具要求高等问题，这已经成为制约复合材料广泛应用的一个“瓶颈”。如何在保证复合材料优异性能的同时，降低复合材料成本越来越成为关注热点。
非热压罐成型(Out Of Autoclave,简称OOA)就是一项能有效降低复合材料成本的绝佳选择。本文中非热压罐成型工艺专指相对于传统预浸料/热压罐工艺，依然采用预浸料但仅在真空压力下固化而不须采用热压罐设备的工艺技术。非热压罐成型可采用恒温炉固化而不必使用热压罐，前者购置成本仅为后者的1/10，使用成本通常为后者的1/4，这意味着在目前制造成本较高的情况下，采用非热压罐成型可大幅降低产品成本。
一般来说，采用非热压罐成型的复合材料产品与采用热压罐成型的复合材料产品相比，力学性能较低、孔隙率较高。一般热压罐成型航空航天主承力结构件的孔隙率低于1％，次承力结构件的孔隙率低于2％，热压罐的高压力作用可以使铺层内的残余空气和其他挥发性成分塌陷或溶解在树脂中，从而降低零件孔隙含量。而传统的热压罐固化预浸料若采用非热压罐成型工艺固化，复合材料的孔隙率可以高达5％～10％。如何降低非热压罐成型复合材料零件的孔隙率，提高其力学性能，是非热压罐成型研究的一项主要技术难题。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明提出一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，解决了采用非热压罐的烘箱中成型工艺成型复合材料产品时，复合材料产品的孔隙率较高，难以满足航空航天承力结构件力学性能的技术问题。
(2)技术方案
本发明的实施例提出了一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，该成型方法至少包括预浸料铺叠过程、封装过程和热成型过程，预浸料铺叠过程包括在带有脱模材料的模具上铺叠多层复合材料的预浸料；封装过程包括在铺叠完成的预浸料上依次铺放脱模布、隔离膜、均压垫、透气毡和真空袋，热成型过程包括将封装完成后的组合体放置在带真空的烘箱中，按预浸料标准固化工艺进行热成形，待零件固化后出烘箱脱模的过程；其中，所述封装过程中，所述脱模布的边长D1与零件边长一致，所述隔离膜的边长为D2，且D2＞D1，所述均压垫的边长为D3其中，D1≤D3≤D2，所述透气毡的边长为D4，且D4＞D2，在所述脱模布和所述隔离膜之间铺放多个呈长条形的导气条，每个所述导气条的一端均搭接在所述脱模布上，另一端均超出所述脱模布的外端，与所述透气毡接触。
进一步地，在所述预浸料铺叠过程中，每铺叠2-4层的所述预浸料后，需要对铺叠的预浸料层进行一次抽真空预压实，真空度不小于0.090MPa，抽真空时间不低于20min。
进一步地，在所述封装过程中，所述导气条的材料采用高渗透率四氟布或玻璃布织物。
进一步地，在所述封装过程中，所述导气条的长度为L，10cm≤L≤20cm；宽度为H，10mm≤H≤50mm。
进一步地，在所述封装过程中，多个所述导气条相互间隔铺放在所述脱模布与所述隔离膜的外周，相邻两个所述导气条的间隔距离为D，1H≤D≤2H。
进一步地，在所述热成型过程中，在零件升温至固化温度进行保温前，当热成型温度达到(Tg-15)℃时，保温1h-2h，保证热成型过程中的小分子通过导气条排出，其中，Tg为预浸料的玻璃化转变温度。
(3)有益效果
综上，本发明提供的一种降低复合材料孔隙率的成型方法，在封装过程中，通过在脱模布和隔离膜之间铺放导气条，然后将封装后的组合体放置带真空的烘箱中进行热成型，并且热成型过程中增加了一段温度为tg-15，时间为1h-2h的保温平台保证坯料内的气体等小分子能在这个时间段内通过导气条顺利排出，从而能有效降低成型后复合材料的孔隙率，保证了这种非热压罐成型复合材料坯件的成型质量。同时，本申请的方法没有用热压罐成型工艺，而是采用了带真空的烘箱进行热成型，这种非热压罐成型复合材料坯件的工艺能够降低航空航天领域的生产制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是一种用于降低复合材料孔隙率成型技术的封装示意图。
图中：
1-带有脱模材料的模具；2-预浸料；3-脱模布；4-导气条；5-隔离膜；6-均压垫；7-透气毡；8-真空袋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
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。
本发明的一种用于降低复合材料孔隙率的成型方法，至少包括以下步骤S110～S130：
步骤S110为预浸料铺叠过程，在带有脱模材料的模具1上铺叠多层复合材料的预浸料2。
步骤S120为封装过程，在铺叠完成的预浸料2上依次铺放脱模布3、隔离膜5、均压垫6、透气毡7和真空袋8，所述脱模布的边长D1与零件边长一致，所述隔离膜的边长为D2，且D2＞D1，所述均压垫的边长为D3其中，D1≤D3≤D2，所述透气毡的边长为D4，且D4＞D2，并且，在所述脱模布3和所述隔离膜5之间铺放多个呈长条形的导气条4，每个所述导气条4的一端均搭接在所述脱模布3上，另一端均超出所述脱模布3的外端，与所述透气毡7接触。
步骤S130为热成型过程，将封装完成后的组合体放置在带真空的烘箱中，按预浸料标准固化工艺进行热成形，待零件固化后出烘箱脱模，成型出复合材料坯件。
具体地，在步骤S110中，每铺叠2-4层预浸料2后需要进行抽真空预压实，真空度不小于0.090MPa，抽真空时间不低于20min。
在预浸料铺叠完成后，参见如图1所示的封装方式，在铺叠完成的预浸料2上依次铺放脱模布3、隔离膜5、均压垫6、透气毡7和真空袋8之外，在脱模布3和隔离膜5之间铺放导气条4，所述的导气条4呈长条形，长度为L，10cm≤L≤20cm，宽度为H，10mm≤L≤50mm，置于脱模布3上方，本实施例中导气条4的1/2长度与脱模布3搭接，另1/2长度置于脱模布3外，超出脱模布3部分的导气条4需与透气毡7接触，多个导气条4相互间隔铺放在脱模布3与隔离膜5的外周，相邻两个导气条4间隔距离为D，1H≤D≤2H。
具体地，当热成型过程在温度达到(Tg-15)℃时(Tg为预浸料树脂的玻璃化转变温度)，可增加1h-2h的保温平台，保证热成型过程中的小分子通过导气条4排出。
申请人采用中航复合材料有限责任公司生产的T700/BA9913真空成型预浸料，按常规封装方案(依次铺放脱模布、隔离膜、均压垫、透气毡和真空袋，没有导气条)，按以下工艺进行固化：室温下抽真空，真空度不小于0.092Mpa，以不大于3℃/min的升温速率升温至125±5℃，保温120min，以不大于2℃/min的降温速率降温至60℃以下出烘箱。所得零件的孔隙率为3.5％～5.8％。
而采用本技术方案(依次铺放脱模布、隔离膜、均压垫、透气毡和真空袋，增加导气条)，按以下工艺进行固化：室温下抽真空，真空度不小于0.092Mpa，以不大于3℃/min的升温速率升温至85℃保温1h，然后继续升温至125±5℃，保温120min，以不大于2℃/min的降温速率降温至60℃以下出烘箱。所得零件的孔隙率为1.5％～3％。
综上所述，本申请的一种用于降低复合材料孔隙率的成型方法，其热成型过程不需采用热压罐，仅采用带真空的烘箱就可以完成，经过具体地实例试验验证，采用本技术方案具有以下优点：
1、能有效降低非热压罐的烘箱成型复合材料孔隙率，保证零件的成型质量。
2、相较现有技术的热压罐成型工艺，通过本申请的预浸料铺叠、封装、热成型工艺，采用带有真空的烘箱进行热成形，降低了生产成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，其特征在于，成型方法包括预浸料铺叠过程，封装过程和热成型过程，预浸料铺叠过程包括在带有脱模材料的模具上铺叠多层复合材料的预浸料；封装过程包括在铺叠完成的预浸料上依次铺放脱模布、隔离膜、均压垫、透气毡和真空袋；热成型过程包括将封装完成后的组合体放置在带真空的烘箱中，按预浸料标准固化工艺进行热成形，待零件固化后出烘箱脱模的过程；其中，所述封装过程中，所述脱模布的边长D1与零件边长一致，所述隔离膜的边长为D2，且D2＞D1，所述均压垫的边长为D3其中，D1≤D3≤D2，所述透气毡的边长为D4，且D4＞D2，在所述脱模布和所述隔离膜之间铺放多个呈长条形的导气条，每个所述导气条的一端均搭接在所述脱模布上，另一端均超出所述脱模布的外端，与所述透气毡接触。
2.根据权利要求1所述的用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，其特征在于，在所述预浸料铺叠过程中，每铺叠2-4层的所述预浸料后，需要对铺叠的预浸料层进行一次抽真空预压实，真空度不小于0.090MPa，抽真空时间不低于20min。
3.根据权利要求1所述的用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，其特征在于，在所述封装过程中，所述导气条的材料采用高渗透率四氟布或玻璃布织物。
4.根据权利要求3所述的用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，其特征在于，在所述封装过程中，所述导气条的长度为L，10cm≤L≤20cm；宽度为H，10mm≤H≤50mm。
5.根据权利要求4所述的用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，其特征在于，在所述封装过程中，多个所述导气条相互间隔铺放在所述脱模布与所述隔离膜的外周，相邻两个所述导气条的间隔距离为D，1H≤D≤2H。
6.根据权利要求1所述的用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，其特征在于，在所述热成型过程中，在零件升温至固化温度进行保温前，当热成型温度达到(Tg-15)℃时，保温1h-2h，保证热成型过程中的小分子通过导气条排出，其中，Tg为预浸料的玻璃化转变温度。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114103181A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 中航复合材料有限责任公司 一种高导气率低吸胶复合材料真空成型方法
CN114670457A (zh) * 2022-04-22 2022-06-28 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种肋型复合材料构件及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1721169A (zh) * 2004-05-11 2006-01-18 赫克赛尔控股有限责任公司 用于构建复合材料叠铺的预浸渍体及其制造方法
CN1824557A (zh) * 2005-02-23 2006-08-30 许布奈有限公司 覆盖铰接的车辆或车辆部分的过渡部的折棚的弹性侧壁
CN103057127A (zh) * 2012-12-19 2013-04-24 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种真空袋/热压罐法制造复合材料件的抽真空装置
CN104441681A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 太仓市苏月科技发展有限公司 一种气垫船空气导流管及整流支臂系统及其制造方法
CN106239935A (zh) * 2016-09-30 2016-12-21 咸宁海威复合材料制品有限公司 真空辅助双膜成型装置
CN106863845A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 中航复合材料有限责任公司 一种蒙皮加筋结构复合材料舱门的制造方法
CN207954710U (zh) * 2018-03-07 2018-10-12 浙江佑威新材料有限公司 一种导流网打孔隔离膜脱模布复合材料结构
CN110193956A (zh) * 2019-07-03 2019-09-03 西安爱生技术集团公司 一种小型无人机复合材料垂直尾翼成型工艺方法
CN210082456U (zh) * 2019-06-20 2020-02-18 四川东树新材料有限公司 纤维铺层复合材料成型模具及风电叶片主梁帽成型模具

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1721169A (zh) * 2004-05-11 2006-01-18 赫克赛尔控股有限责任公司 用于构建复合材料叠铺的预浸渍体及其制造方法
CN1824557A (zh) * 2005-02-23 2006-08-30 许布奈有限公司 覆盖铰接的车辆或车辆部分的过渡部的折棚的弹性侧壁
CN103057127A (zh) * 2012-12-19 2013-04-24 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种真空袋/热压罐法制造复合材料件的抽真空装置
CN104441681A (zh) * 2014-12-09 2015-03-25 太仓市苏月科技发展有限公司 一种气垫船空气导流管及整流支臂系统及其制造方法
CN106863845A (zh) * 2015-12-14 2017-06-20 中航复合材料有限责任公司 一种蒙皮加筋结构复合材料舱门的制造方法
CN106239935A (zh) * 2016-09-30 2016-12-21 咸宁海威复合材料制品有限公司 真空辅助双膜成型装置
CN207954710U (zh) * 2018-03-07 2018-10-12 浙江佑威新材料有限公司 一种导流网打孔隔离膜脱模布复合材料结构
CN210082456U (zh) * 2019-06-20 2020-02-18 四川东树新材料有限公司 纤维铺层复合材料成型模具及风电叶片主梁帽成型模具
CN110193956A (zh) * 2019-07-03 2019-09-03 西安爱生技术集团公司 一种小型无人机复合材料垂直尾翼成型工艺方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114103181A (zh) * 2021-11-26 2022-03-01 中航复合材料有限责任公司 一种高导气率低吸胶复合材料真空成型方法
CN114103181B (zh) * 2021-11-26 2023-10-20 中航复合材料有限责任公司 一种高导气率低吸胶复合材料真空成型方法
CN114670457A (zh) * 2022-04-22 2022-06-28 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种肋型复合材料构件及其制备方法
CN114670457B (zh) * 2022-04-22 2023-07-21 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种肋型复合材料构件及其制备方法

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