CN112571828A - 一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法 - Google Patents

一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Z‑Pin预制结构及使用Z‑Pin预制结构Z向增强植入方法，属于复合材料制品Z‑Pin增强技术领域，用于解决现有技术中Z向增强植入工艺，植入效率低，复杂结构型面经常出现超声锤与模具或产品间相互干涉、Z‑Pin增强体周围富树脂区面积较大的技术问题，本发明设置有铺放复合材料制品的铺放模具、Z‑Pin预制体、隔离膜、均压块结构、导气毡、真空薄膜；其中，Z‑Pin预制体包括两层不等密度的泡沫；以连接在泡沫之间的多个Z‑Pin增强体；其中，所示Z‑Pin增强体通过热压罐执行植入制度，本发明具有能够实现复合材料制品复杂结构型面Z‑Pin增强体的有效植入、降低了Z‑Pin增强体对复合材料制品内部纤维的损伤及Z‑Pin增强体周围富树脂区面积，植入效率高的有益效果。

Description

一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法
技术领域
本发明涉及复合材料制品Z-Pin增强技术领域，尤其涉及一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法。
背景技术
复合材料制品具有较高的比强度、比刚度、耐疲劳及可设计性等优点，但层间力学性能相对较弱，与其他三维增强技术相比，Z-Pin增强技术具有操作简单特点，研究数据表明，采用Z-Pin增强技术可提高复合材料制品层间力学性能约40～60％，目前Z-Pin增强方法常采用UAZ(超声辅助增强技术)工艺方法，UAZ方法超声锤锤头面积通常控制在4～10cm2范围内，且通过操作人员手持超声锤作业，植入效率低，对于复杂结构型面经常出现超声锤与模具或产品间相互干涉，因此，UAZ工艺方法不适用于大面积复合材料及批生产制品Z-pin增强领域的应用；
目前，国内所研究的热压罐Z-pin增强方法只限定在对如平板等简单结构的复合材料Z向增强，且Z-pin增强体植入深度及角度无法有效保证，现有Z-Pin植入使用Z-Pin增强体截面形状为圆形，没有考虑Z-Pin增强体截面形状与复材预浸料铺层角度的关系，造成复材基体内部过多的纤维损伤及Z-Pin增强体周围富树脂区面积较大，降低了复合材料制品横向力学性能，同时，随着我国航空航天领域快速发展，以及对复合材料制品性能要求的不断提高；
所以，就以上问题，迫切需要一种能够对大尺寸复杂构件进行高效Z-Pin增强体植入、及降低Z-Pin增强体对复合材料制品内部纤维的损伤及Z-Pin增强体周围富树脂区面积的一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法，能够实现复合材料制品复杂结构型面Z-Pin增强体的有效植入、降低了Z-Pin增强体对复合材料制品内部纤维的损伤及Z-Pin增强体周围富树脂区面积，植入效率高；
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明公开的一种Z-Pin预制结构，包括：
铺放复合材料制品的铺放模具；
Z向增强复合材料制品的Z-Pin预制体；
隔离所述Z-Pin预制体和复合材料制品的隔离膜；
呈晶格结构均压在所述Z-Pin预制体上的均压块结构；
铺设于所述均压块结构上部的导气毡；以及
覆盖在所述导气毡外部、能够使复合材料制品处于真空状态的真空薄膜；
其中，所述Z-Pin预制体包括两层不等密度的泡沫；以及
连接在所述泡沫之间的多个Z-Pin增强体；
其中，所示Z-Pin增强体通过热压罐执行植入制度。
进一步的，所述Z-Pin增强体的横截面呈圆形或菱形结构。
进一步的，所述泡沫包括第一泡沫层和第二泡沫层；
所述第一泡沫层与所述隔离膜接触；
所述第二泡沫层铺设于所述第一泡沫层远离所述隔离膜侧；
所述第一泡沫层的密度大于所述第二泡沫层的密度；
多个所述Z-Pin增强体以线性阵列地连接在所述第一泡沫层和所述第二泡沫层之间。
进一步的，所述第一泡沫层的厚度为5～10mm。
进一步的，所述第二泡沫层的厚度为所述Z-Pin增强体植入复合材料制品深度的1.2～1.4倍。
进一步的，所述均压块结构包括多个均压块和呈晶格结构地间隔所述均压块和所述Z-Pin预制体的支撑板；
所述支撑板的高度大于所述泡沫的厚度；
所述支撑板与所述均压块之间的间隙为0.2～1mm。
进一步的，所述支撑板呈井字形或米字形结构。
进一步的，所述支撑板为玻璃钢材质。
本发明公开的一种Z-Pin预制结构Z向增强植入方法，包括以下步骤：
步骤A：Z-Pin增强体制备；
步骤A1：根据复合材料制品铺层特点选择Z-Pin增强体截面形状；
步骤A2：Z-Pin增强体选用T300-3K碳纤维或与产品使用体系相同的纤维，Z-Pin增强体树脂与复合材料制品为同一体系树脂，Z-Pin增强体纤维体积含量范围为55±3％；
步骤A3：Z-Pin增强体采用拉挤工艺制备而成，将纤维纱筒安装在纱架上，在牵引力作用下通过纤维导向装置，通过浸胶槽浸胶后进入拉挤模具，拉挤模具使浸透了树脂的纤维除去多余树脂，同时完成半固化；
步骤B：两层不等密度的泡沫制备；
步骤B1：第一泡沫层为中密度的抗压聚苯乙烯泡沫；第一泡沫层厚度范围为5～10mm；
步骤B2：第二泡沫层为低密度PVC泡沫，第二泡沫层厚度等于Z-Pin增强体植入复合材料制品深度的1.2～1.4倍；
步骤B3：将步骤A中制备好的Z-Pin增强体垂直于第二泡沫层上表面插入、并连接第一泡沫层和第二泡沫层，且Z-Pin增强体呈线性阵列地均匀分布在第一泡沫层和第二泡沫层中；
步骤C：压块结构排布；
步骤C1：在铺放模具铺放复合材料制品；
步骤C2：在复合材料制品外表面覆盖至少一层隔离膜；
步骤C3：根据合材料制品外表面形状进行拼接支撑板，使支撑板呈井字形或米字形晶格结构；
步骤C4：执行完毕步骤C3后，根据支撑板形成的晶格结构剪裁Z-Pin预制体方块、并放入支撑板形成的晶格结构中；
步骤C5：将均压块摆放在Z-Pin预制体对应的晶格结构中、并与Z-Pin预制体表面贴合；
步骤D：真空封装；
步骤D1：在均压块外表面铺覆一层导气毡；
步骤D2：在导气毡上封盖真空薄膜、使复合材料制品密封在铺放模具上；
步骤D3：对真空薄膜内进行抽真空，使复合材料制品真空封装在铺放模具上；
步骤E：执行热压罐Z-Pin植入制度；
步骤E1：执行完毕步骤D后，封装好的复合材料制品及铺放模具放入热压罐中执行热压罐Z-Pin植入制度；
步骤E2：热压罐植入最大压力经验公式：
Figure BDA0002798350410000041
其中，Fm取10Mpa·mm2，a为Z-Pin增强体预制体密度；
每个压力台阶压力差为0.1MPa，时间差为10min；
步骤F：Z-Pin预制体清理；
步骤F1：执行完毕步骤E后进行泄压、打开热压罐，拆除真空薄膜、导气毡、均压块结构；
步骤F2：清理Z-Pin预制体，用辅助工具沿Z-Pin预制体根部对Z-Pin增强体进行剪切清除。
在上述技术方案中，本发明提供的一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法，有益效果：
1、本发明设计的Z-Pin增强体，Z-Pin增强体截面形状能够根据复合材料制品不同铺层特点选择，有利于减小了Z-Pin增强体对复合材料制品内部纤维的损伤及Z-Pin增强体周围富树脂区面积；
2、本发明设计的Z-Pin预制体中载体采用层不等密度泡沫，在Z-Pin增强体植4入过程中顶层低密度泡沫被压塌，底层中密度泡沫承受压力、使得受压复合材料制品的预浸料表面平整，实现Z-Pin植入与复合材料制品预压相结合，并降低产品内部空隙率；
3、本发明设计的均压块结构，包括支撑板和多个均压块，支撑板呈网格状晶格，在晶格内依次放置有Z-Pin预制体和均压块，通过支撑板可避免Z-Pin预制体的泡沫在溃塌过程中因泡沫斜塌导致Z-Pin增强体偏斜，有利于保证Z-Pin增强体垂直并深度一致地植入复合材料制品内部；
其次，均压块结构不仅实现了对复杂型面的复合材料制品的高效率Z-Pin增强体植入、还可重复进行使用，适用于大面积及批生产制品的复杂构件Z向增强领域，节约资源，有利于节省生产成本；
另外，Z-Pin增强体能够通过热压罐执行植入制度，与现有技术相比，避免了在复合材料制品复杂结构型面位置出现超声锤与产品发生干涉现象，实现了复合材料制品复杂结构型面Z-Pin增强体的有效植入。
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发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明公开的一种Z-Pin预制结构主视图；
图2是本发明公开的实施例锥面外翻法兰构件Z向增强植入方法示意图；
图3是本发明公开的Z-Pin增强体圆形截面对周围富树脂区影响的示意图；
图4是本发明公开的Z-Pin增强体菱形截面对周围富树脂区影响的示意图；
图5是本发明公开的Z-Pin增强体植入复合材料制品内结构示意图。
附图标记说明：
1、铺放模具；2、复合材料制品；3、隔离膜；4、Z-Pin增强体；5、均压块；6、导气毡；7、真空薄膜；8、支撑板；9、第一泡沫层；10、第二泡沫层；
100、复合材料制品碳纤维；
200、Z-Pin增强体边缘富树脂区。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1所示；
发明一种Z-Pin预制结构，包括：
铺放复合材料制品2的铺放模具1；
Z向增强复合材料制品2的Z-Pin预制体；
隔离Z-Pin预制体和复合材料制品2的隔离膜3；
呈晶格结构均压在Z-Pin预制体上的均压块结构；
铺设于均压块结构上部的导气毡6；以及
覆盖在导气毡6外部、能够使复合材料制品2处于真空状态的真空薄膜7；
其中，Z-Pin预制体包括两层不等密度的泡沫；以及
连接在泡沫之间的多个Z-Pin增强体4；
其中，所示Z-Pin增强体通过热压罐执行植入制度。
具体的，该结构中Z-Pin预制体中载体采用两层不等密度泡沫，底层采用中密度抗压聚苯乙烯泡沫，顶层采用低密度PVC泡沫板，在外部热压罐提供的外力作用下，Z-Pin增强体植4入过程中顶层低密度泡沫被压塌，底层中密度泡沫承受压力、使得受压复合材料制品2的预浸料表面平整，实现Z-Pin植入与复合材料制品2预压相结合，并降低产品内部空隙率；
参见图1所示，优选的，泡沫包括第一泡沫层9和第二泡沫层10；
第一泡沫层9与隔离膜3接触；
第二泡沫层10铺设于第一泡沫层9远离隔离膜3侧；
第一泡沫层9的密度大于第二泡沫层10的密度；
多个Z-Pin增强体4以线性阵列地连接在第一泡沫层9和第二泡沫层10之间。
优选的，第一泡沫层9的厚度为5～10mm。
优选的，第二泡沫层10的厚度为Z-Pin增强体4植入复合材料制品2深度的1.2～1.4倍。
优选的，Z-Pin增强体4的横截面呈圆形或菱形结构。
具体的，该结构中Z-Pin增强体4的横截面呈圆形或菱形结构，Z-Pin增强体4的横截面可以根据复合材料制品2不同铺层特点选择截面形状；
参见图3所示，对于各向异性要求低的复合材制品则采用截面为圆形的Z-Pin增强体4；
参见图4所示，对于纤维取向明显的复合材料制品，则采用截面形状为菱形的Z-Pin增强体5，且菱形长轴方向为纤维取向方向，减小了Z-Pin增强体5对产品内部纤维的损伤及Z-Pin增强体周围富树脂区面积；
参见图2所示，优选的，均压块结构包括多个均压块5和呈晶格结构地间隔均压块5和Z-Pin预制体的支撑板8；
支撑板8的高度大于泡沫的厚度；
支撑板8与均压块5之间的间隙为0.2～1mm。
优选的，支撑板8呈井字形或米字形结构。
优选的，支撑板8为玻璃钢材质。
具体的，该结构中在未固化的复合材料制品2铺层外表面铺设隔离膜3，隔离膜3上布置有均压块结构，均压块结构包括支撑板8和多个均压块5，支撑板8可选用0.2～1.2mm厚玻璃钢板制作成“井”字结构或“米”结构的网格状晶格，在晶格内依次放置有Z-Pin预制体和均压块5，支撑板8的高度大于泡沫未压溃之前的厚度，支撑板8与均压块5之间的间隙为0.2～1mm，通过支撑板8可避免Z-Pin预制体的泡沫在溃塌过程中因泡沫斜塌导致Z-Pin增强体偏斜，有利于保证Z-Pin增强体4垂直并深度一致地植入复合材料制品2内部；
该结构通过在未固化的复合材料制品2铺层外表面铺设均压块结构，不仅实现了对复杂型面的复合材料制品的高效率Z-Pin增强体植入，均压块结构还可重复进行使用，适用于大面积及批生产制品的复杂构件Z向增强领域，节约资源，节省生产成本；
一种使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法，包括以下步骤：
步骤A：Z-Pin增强体4制备；
步骤A1：根据复合材料制品2铺层特点选择Z-Pin增强体4截面形状；
步骤A2：Z-Pin增强体4选用T300-3K碳纤维或与产品使用体系相同的纤维，Z-Pin增强体4树脂与复合材料制品2为同一体系树脂，Z-Pin增强体4纤维体积含量范围为55±3％；
步骤A3：Z-Pin增强体4采用拉挤工艺制备而成，将纤维纱筒安装在纱架上，在牵引力作用下通过纤维导向装置，通过浸胶槽浸胶后进入拉挤模具，拉挤模具使浸透了树脂的纤维除去多余树脂，同时完成半固化；
其中，Z-Pin增强体4的截面形状可以是圆形或菱形结构、并通过拉挤模具控制，植入过程中Z-Pin增强体4截面为菱形结构时，菱形结构的长轴方向与产品纤维取向方向一致，减小Z-Pin增强体4边缘富树脂区面积；
步骤B：两层不等密度的泡沫制备；
步骤B1：第一泡沫层9为中密度的抗压聚苯乙烯泡沫；第一泡沫层9厚度范围为5～10mm；
步骤B2：第二泡沫层10为低密度PVC泡沫，第二泡沫层10厚度等于Z-Pin增强体4植入复合材料制品2深度的1.2～1.4倍；
步骤B3：将步骤A中制备好的Z-Pin增强体4垂直于第二泡沫层10上表面插入、并连接第一泡沫层9和第二泡沫层10，且Z-Pin增强体4呈线性阵列地均匀分布在第一泡沫层9和第二泡沫层10中；
其中，在Z-Pin增强体4植入过程第二泡沫层10被压塌，第一泡沫层9在Z-Pin增强体4植入过程中起到辅助导向作用。
步骤C：压块结构排布；
步骤C1：在铺放模具1铺放复合材料制品2；
步骤C2：在复合材料制品2外表面覆盖至少一层隔离膜3；
步骤C3：根据合材料制品外表面形状进行拼接支撑板8，使支撑板8呈井字形或米字形晶格结构；
步骤C4：执行完毕步骤C3后，根据支撑板8形成的晶格结构剪裁Z-Pin预制体方块、并放入支撑板8形成的晶格结构中；
步骤C5：将均压块5摆放在Z-Pin预制体对应的晶格结构中、并与Z-Pin预制体表面贴合；
步骤D：真空封装；
步骤D1：在均压块5外表面铺覆一层导气毡6；
步骤D2：在导气毡6上封盖真空薄膜7、使复合材料制品2密封在铺放模具1上；
步骤D3：对真空薄膜7内进行抽真空，使复合材料制品2真空封装在铺放模具1上；
步骤E：执行热压罐Z-Pin植入制度；
步骤E1：执行完毕步骤D后，封装好的复合材料制品2及铺放模具1放入热压罐中执行热压罐Z-Pin植入制度；
步骤E2：热压罐植入最大压力经验公式：
Figure BDA0002798350410000081
其中，Fm取10Mpa·mm2，a为Z-Pin增强体4预制体密度；
每个压力台阶压力差为0.1MPa，时间差为10min；
步骤F：Z-Pin预制体清理；
步骤F1：执行完毕步骤E后进行泄压、打开热压罐，拆除真空薄膜7、导气毡6、均压块结构；
步骤F2：清理Z-Pin预制体4，用辅助工具沿Z-Pin预制体4根部对Z-Pin增强体4进行剪切清除。
其中，清理过程中使用腻刀或其他辅助工具沿着预制体根部对Z-Pin增强体4进行剪切清除，有利于防止在清理过程中造成Z-Pin增强体4被拔出。
优选的，Z-Pin增强体4的直径为0.5±0.05mm；
多个Z-Pin增强体4间隔密度为5mm×5mm；
热压罐最大压力为0.4MPa；
热压罐Z-Pin植入制度为：
0.1MPa/40min-0.2MPa/30min-0.3MPa/20min-0.4MPa/10min；
温度范围为40～55℃。
实施例
参见图2所示：
锥面外翻法兰复合材料制品使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法；
本实施例复合材料制品铺层厚度8mm，锥形小端外径200mm，法兰根部外径400mm，法兰外径550mm，总高450mm，设计Z-Pin增强体植入深度为6mm；(本实施例复合材料制品选用T700/环氧/0.2mm预浸料，铺层角度为(0°/45°/90°/-45°)5s，定义锥面母线方向为0°，产品铺层角度趋向各向同性)；
步骤A：Z-Pin增强体4制备；
步骤A1：Z-Pin增强体4截面形状为圆形结构；
步骤A2：Z-Pin增强体4选用T300-3K碳纤维Z-Pin增强体，Z-Pin增强体截面半径为0.5mm，Z-Pin增强体密度为5mm×5mm，纤维体积含量为55.1％；
步骤A3：Z-Pin增强体4采用拉挤工艺制备而成，将纤维纱筒安装在纱架上，在牵引力作用下通过纤维导向装置，通过浸胶槽浸胶后进入拉挤模具，拉挤模具使浸透了树脂的纤维除去多余树脂，同时完成半固化；
步骤B：两层不等密度的泡沫制备；
步骤B1：第一泡沫层9为中密度的抗压聚苯乙烯泡沫；第一泡沫层9厚度范围为8mm；
步骤B2：第二泡沫层10为低密度PVC泡沫，第二泡沫层10厚度为5mm；
步骤B3：将步骤A中制备好的Z-Pin增强体4垂直于第二泡沫层10上表面插入、并连接第一泡沫层9和第二泡沫层10，且Z-Pin增强体4呈线性阵列地均匀分布在第一泡沫层9和第二泡沫层10中。
步骤C：压块结构排布；
步骤C1：在铺放模具1铺放复合材料制品2；
步骤C2：在复合材料制品2外表面覆盖两层隔离膜3；
步骤C3：根据合材料制品外表面形状进行拼接支撑板8，使支撑板8呈井字形晶格结构，支撑板8的厚度为0.4mm；
步骤C4：执行完毕步骤C3后，根据支撑板8形成的晶格结构剪裁Z-Pin预制体方块、并放入支撑板8形成的晶格结构中，Z-Pin预制体支撑板8间的间隙约为0.4mm；
步骤C5：将均压块5摆放在Z-Pin预制体对应的晶格结构中、并与Z-Pin预制体表面贴合，在复合材料制品2拐角位置相邻Z-Pin预制体件间隙约0.8mm。
步骤D：真空封装；
步骤D1：在均压块5外表面铺覆一层导气毡6；
步骤D2：在导气毡6上封盖真空薄膜7、使复合材料制品2密封在铺放模具1上；
步骤D3：对真空薄膜7内进行抽真空，使复合材料制品2真空封装在铺放模具1上，在复合材料制品2法兰根部拐角位置需将真空薄膜7留有褶皱，在热压罐升压过程中褶皱会慢慢被撑开；
步骤E：执行热压罐Z-Pin植入制度；
步骤E1：执行完毕步骤D后，封装好的复合材料制品2及铺放模具1放入热压罐中执行热压罐Z-Pin植入制度，热压罐Z-Pin植入制度为；
0.1MPa/40min-0.2MPa/30min-0.3MPa/20min-0.4MPa/10min。植入温度为50℃；
步骤F：Z-Pin预制体清理；
步骤F1：执行完毕步骤E后进行泄压、打开热压罐，拆除真空薄膜7、导气毡6、均压块结构；
步骤F2：清理Z-Pin预制体4，清理过程中使用腻刀或其他辅助工具沿着预制体根部对Z-Pin增强体4进行剪切清除，有利于防止在清理过程中造成Z-Pin增强体4被拔出；
植入后随机复测10根Z-Pin增强体植入深度，植入深度均值为6.3mm，极差为0.6mm，实现了Z-Pin植入与预压同时进行的目的，本实施例与现有技术UAZ工艺方法相比，UAZ工艺在法兰根部会出现超声锤与产品发生干涉现象，而采用本实施例实现了该产品法兰根部的Z-Pin增强体的有效植入；
在上述技术方案中，本发明提供的一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法；
有益效果：
1、本发明设计的Z-Pin增强体，Z-Pin增强体截面形状能够根据复合材料制品不同铺层特点选择，有利于减小了Z-Pin增强体对复合材料制品内部纤维的损伤及Z-Pin增强体周围富树脂区面积；
2、本发明设计的Z-Pin预制体中载体采用层不等密度泡沫，在Z-Pin增强体植4入过程中顶层低密度泡沫被压塌，底层中密度泡沫承受压力、使得受压复合材料制品的预浸料表面平整，实现Z-Pin植入与复合材料制品预压相结合，并降低产品内部空隙率；
3、本发明设计的均压块结构，包括支撑板和多个均压块，支撑板呈网格状晶格，在晶格内依次放置有Z-Pin预制体和均压块，通过支撑板可避免Z-Pin预制体的泡沫在溃塌过程中因泡沫斜塌导致Z-Pin增强体偏斜，有利于保证Z-Pin增强体垂直并深度一致地植入复合材料制品内部；
其次，均压块结构不仅实现了对复杂型面的复合材料制品的高效率Z-Pin增强体植入、还可重复进行使用，适用于大面积及批生产制品的复杂构件Z向增强领域，节约资源，有利于节省生产成本；
另外，Z-Pin增强体能够通过热压罐执行植入制度，与现有技术相比，避免了在复合材料制品复杂结构型面位置出现超声锤与产品发生干涉现象，实现了复合材料制品复杂结构型面Z-Pin增强体的有效植入。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种Z-Pin预制结构，其特征在于，包括：
Z向增强复合材料制品的Z-Pin预制体；
隔离所述Z-Pin预制体和复合材料制品的隔离膜；
呈晶格结构均压在所述Z-Pin预制体上的均压块结构；
铺设于所述均压块结构上部的导气毡；以及
覆盖在所述导气毡外部、能够使复合材料制品处于真空状态的真空薄膜；
其中，所述Z-Pin预制体包括两层不等密度的泡沫；以及
连接在所述泡沫之间的多个Z-Pin增强体；
其中，所示Z-Pin增强体通过热压罐执行植入制度。
2.根据权利要求1所述的一种Z-Pin预制结构，其特征在于；
所述Z-Pin增强体的横截面呈圆形或菱形结构。
3.根据权利要求1所述的一种Z-Pin预制结构，其特征在于；
所述泡沫包括第一泡沫层和第二泡沫层；
所述第一泡沫层与所述隔离膜接触；
所述第二泡沫层铺设于所述第一泡沫层远离所述隔离膜侧；
所述第一泡沫层的密度大于所述第二泡沫层的密度；
多个所述Z-Pin增强体以线性阵列地连接在所述第一泡沫层和所述第二泡沫层之间。
4.根据权利要求3所述的一种Z-Pin预制结构，其特征在于；
所述第一泡沫层的厚度为5～10mm。
5.根据权利要求3所述的一种Z-Pin预制结构，其特征在于；
所述第二泡沫层的厚度为所述Z-Pin增强体植入复合材料制品深度的1.2～1.4倍。
6.根据权利要求1所述的一种Z-Pin预制结构，其特征在于；
所述均压块结构包括多个均压块和呈晶格结构地间隔所述均压块和所述Z-Pin预制体的支撑板；
所述支撑板的高度大于所述泡沫的厚度；
所述支撑板与所述均压块之间的间隙为0.2～1mm。
7.根据权利要求6所述的一种Z-Pin预制结构，其特征在于；
所述支撑板呈井字形或米字形结构。
8.根据权利要求7所述的一种Z-Pin预制结构，其特征在于；
所述支撑板为玻璃钢材质。
9.一种使用权利要求1-8任一项所述的Z-Pin预制结构Z向增强植入方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：Z-Pin增强体制备；
步骤A1：根据复合材料制品铺层特点选择Z-Pin增强体截面形状；
步骤A2：Z-Pin增强体选用T300-3K碳纤维或与产品使用体系相同的纤维，Z-Pin增强体树脂与复合材料制品为同一体系树脂，Z-Pin增强体纤维体积含量范围为55±3％；
步骤A3：Z-Pin增强体采用拉挤工艺制备而成，将纤维纱筒安装在纱架上，在牵引力作用下通过纤维导向装置，通过浸胶槽浸胶后进入拉挤模具，拉挤模具使浸透了树脂的纤维除去多余树脂，同时完成半固化；
步骤B：两层不等密度的泡沫制备；
步骤B1：第一泡沫层为中密度的抗压聚苯乙烯泡沫；第一泡沫层厚度范围为5～10mm；
步骤B2：第二泡沫层为低密度PVC泡沫，第二泡沫层厚度等于Z-Pin增强体植入复合材料制品深度的1.2～1.4倍；
步骤B3：将步骤A中制备好的Z-Pin增强体垂直于第二泡沫层上表面插入、并连接第一泡沫层和第二泡沫层，且Z-Pin增强体呈线性阵列地均匀分布在第一泡沫层和第二泡沫层中；
步骤C：压块结构排布；
步骤C1：在铺放模具铺放复合材料制品；
步骤C2：在复合材料制品外表面覆盖至少一层隔离膜；
步骤C3：根据合材料制品外表面形状进行拼接支撑板，使支撑板呈井字形或米字形晶格结构；
步骤C4：执行完毕步骤C3后，根据支撑板形成的晶格结构剪裁Z-Pin预制体方块、并放入支撑板形成的晶格结构中；
步骤C5：将均压块摆放在Z-Pin预制体对应的晶格结构中、并与Z-Pin预制体表面贴合；
步骤D：真空封装；
步骤D1：在均压块外表面铺覆一层导气毡；
步骤D2：在导气毡上封盖真空薄膜、使复合材料制品密封在铺放模具上；
步骤D3：对真空薄膜内进行抽真空，使复合材料制品真空封装在铺放模具上；
步骤E：执行热压罐Z-Pin植入制度；
步骤E1：执行完毕步骤D后，封装好的复合材料制品及铺放模具放入热压罐中执行热压罐Z-Pin植入制度；
步骤E2：热压罐植入最大压力经验公式：
Figure FDA0002798350400000031
其中，Fm取10Mpa·mm2，a为Z-Pin增强体预制体密度；
每个压力台阶压力差为0.1MPa，时间差为10min；
步骤F：Z-Pin预制体清理；
步骤F1：执行完毕步骤E后进行泄压、打开热压罐，拆除真空薄膜、导气毡、均压块结构；
步骤F2：清理Z-Pin预制体，用辅助工具沿Z-Pin预制体根部对Z-Pin增强体进行剪切清除。
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