CN113524722A

CN113524722A - 一种复合材料帽形加筋壁板vari成型树脂流浸润装置及方法

Info

Publication number: CN113524722A
Application number: CN202110852222.6A
Authority: CN
Inventors: 闫超; 王浩军; 田亦瑶; 王宇宁; 李宗泽
Original assignee: AVIC Xian Aircraft Industry Group Co Ltd
Current assignee: AVIC Xian Aircraft Industry Group Co Ltd
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2021-10-22

Abstract

本发明公开了一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置及方法，该装置包含成型模具、筋条预制体、筋条芯模、蒙皮预制体及辅助材料、注胶管。其中，筋条芯模放置在筋条预制体与蒙皮预制体之间；辅助材料铺放在蒙皮预制体上；注胶管设置在壁板一侧，与筋条方向平行；成型模具底部设置若干出胶口，以排除预制体内的气体，并使树脂充分浸润筋条预制体。本发明解决了帽形加筋壁板树脂浸润模式复杂不可控，筋条区域内部质量不理想的问题。区别于传统树脂浸润方案，本发明提供的技术方案便于排除由于树脂流动前锋汇集包裹在预制体内部的空气。

Description

一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂流浸润装置及方法

技术领域

本发明专利涉及复合材料成型技术中的低成本液体成型制造领域，特别涉及一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置及方法。

背景技术

复合材料凭借其高比强度、比刚度、抗疲劳性等优势在航空航天等领域的应用日益广泛，其用量逐渐成为评价飞行器先进性的重要指标。复合材料帽型加筋壁板由于具有较高的刚度而成为飞机结构上常用的一种加筋壁板形式，在大尺寸翼面结构和机身结构中广泛应用。传统的复合材料帽形加筋壁板采用热压罐成型方案，一般采用干长桁-湿蒙皮共固化成型方案，该方案需先将长桁固化后切割至净尺寸，再通过胶膜与蒙皮进行粘接进入热压罐进行二次固化。该方案成型难度较大，易产生局部干斑等质量问题，且存在制造周期长、成本和能耗较高等不足。近年来，以VARI工艺为代表的低成本、高结构效率液体成型工艺技术逐渐受到学术界和工业界的广泛关注。但树脂流道设计和树脂流动控制始终是利用VARI成型大尺寸、复杂结构的帽形加筋壁板的难点，也是保证制件质量的关键技术。以发明专利“复合材料加筋壁板液体成型装置及方法”(申请号CN 102990940 A)为代表的现有的技术方案将注胶管、出胶管分别设置在壁板蒙皮两端，对于帽形加筋壁板而言，树脂沿蒙皮方向流动至筋条底部时发生分流，沿筋条两侧浸润的的树脂流动前锋在筋条区域汇集时，内部空气难以排出，极易在筋条区域产生孔隙，影响产品质量。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的技术难题，提供一种复合材料帽形加筋壁板 VARI成型树脂浸润装置及方法，解决帽形加筋壁板树脂浸润模式复杂不可控，筋条区域内部质量不理想的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置，包含成型模具、筋条预制体、筋条芯模、蒙皮预制体、辅助材料、注胶管路。其中，成型模具内部设置凹槽结构，与帽形筋条外形贴合；筋条芯模放置在筋条预制体与蒙皮预制体之间；辅助材料铺放在蒙皮预制体上；注胶管设置在壁板一侧，与筋条方向平行；成型模具⑴底部设置若干出胶孔，以便多余树脂流出。

进一步，所述的成型模具设置有梯形凹槽，且凹槽型面与筋条预制体外型面贴合。

进一步，所述的筋条芯模采用热塑性材料制造，室温下筋条芯模为硬质状态，在树脂固化温度附近筋条芯模为柔软、弹性状态。

进一步，所述的辅助材料层由内至外分别为可剥保护层、隔离膜、玻璃布、导流网。

进一步，所述的成型模具⑴底部的出胶孔设置位置按照如下方法计算：

其中L为出胶口与筋条顶点(临近注胶管一端)的距离，L1为筋条底部两端点间距离，L2为筋条顶部两端点距离，K1、K2分别为蒙皮预制体和筋条预制体的渗透率。

进一步，所述的成型模具底部出胶孔设置在零件余量区域。

利用上述装置进行帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润，包含以下步骤：

步骤1：准备具备凹槽结构的成型模具；

步骤2：将筋条预制体放置在成型模的凹槽中，与凹槽内壁充分贴合；

步骤3：将筋条芯模放置在筋条预制体内侧；

步骤4：将蒙皮预制体覆盖在筋条芯模外侧；

步骤5：在蒙皮预制体上铺设辅助材料；

步骤6：在辅助材料上方靠近壁板边缘一侧设置注胶管，注胶管与筋条平行排列；

步骤7：用真空膜包覆上述预制体、辅助材料及注胶管，排除内部空气；

步骤8：树脂由注胶管流入，完成预制体浸润后由出胶孔流出。

附图说明

图1复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置示意图

图2本发明提供的树脂浸润模式示意图

图中编号说明：1.成型模具；2.筋条预制体；3.筋条芯模；4.蒙皮预制体及辅助材料；5.注胶管路；6.成型模底部出胶孔；7.蒙皮预制体；8.可剥保护层；9.隔离膜；10.玻璃布；11.导流网

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

参见附图，如图1所示，一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置，其特征在于，包含成型模具1、筋条预制体2、筋条芯模3、蒙皮预制体及辅助材料4、注胶管5。其中，成型模具1内部设置凹槽结构；筋条芯模3放置在筋条预制体2与蒙皮预制体之间；辅助材料铺放在蒙皮预制体上；注胶管5 设置在壁板一侧，与筋条方向平行；成型模具1底部设置若干出胶孔6，以便多余树脂流出。利用上述装置进行加筋壁板VARI成型树脂浸润，包含以下步骤：

步骤1：准备具备凹槽结构的成型模具1；

步骤2：将筋条预制体2放置在成型模的凹槽中，与凹槽内壁充分贴合；

步骤3：将筋条芯模3放置在筋条预制体2内侧；

步骤4：将蒙皮预制体7放置在筋条芯模3外侧；

步骤5：在蒙皮预制体7上铺设辅助材料；

步骤6：在辅助材料上方靠近壁板边缘一侧设置注胶管5，注胶管与筋条平行排列；

步骤7：用真空膜包覆上述辅助材料及注胶管，排除内部空气；

步骤8：树脂由注胶管流入，完成预制体浸润后由出胶孔6流出。

作为优选方式：

1)筋条芯模3采用热塑性材料制造，室温下筋条芯模为硬质状态，在树脂固化温度附近，筋条芯模为柔软、弹性状态。以便于芯模在固化过程中具备更好的随形性，保证零件的尺寸精度。

2)辅助材料层由内至外分别为可剥保护层8、隔离膜9、玻璃布10、导流网11。

3)成型模具⑴底部的出胶孔6设置位置按照如下方法计算：

4)成型模具⑴底部的出胶孔6设置在零件余量区,以防止出胶孔部位富树脂现象对零件表面质量的影响，避免了打磨胶痕耗费的成本和时间。

5)以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置，其特征在于包含成型模具、筋条预制体、筋条芯模、蒙皮预制体、辅助材料、注胶管路,其中，筋条芯模放置在筋条预制体与蒙皮预制体之间；辅助材料铺放在蒙皮预制体上；注胶管路设置在壁板一侧与筋条方向平行；成型模具底部设置若干出胶孔，以便多余树脂流出。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置，其特征在于所述的成型模具设置有梯形凹槽，且凹槽型面与筋条预制体外型面贴合。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置，其特征在于所述的筋条芯模采用热塑性材料制造，室温下筋条芯模为硬质状态，在树脂固化温度附近筋条芯模为柔软、弹性状态。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置，其特征在于所述的辅助材料层由内至外分别为可剥保护层、隔离膜、玻璃布、导流网。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置，其特征在于所述成型模具⑴底部的出胶孔设置位置按照如下方法计算：

6.根据权利要求1所述的一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润装置，其特征在于所述的成型模具底部出胶孔设置在零件余量区域。

7.一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤1：准备具备凹槽结构的成型模具；

步骤2：将筋条预制体放置在成型模具的凹槽中，与凹槽内壁充分贴合；

步骤3：将筋条芯模放置在筋条预制体内侧；

步骤4：将蒙皮预制体放置在成型模具上部；

步骤5：在蒙皮预制体上铺设可剥保护层、隔离膜、玻璃布和导流网；

步骤6：在蒙皮及辅助材料上方靠近壁板边缘一侧设置注胶管路，注胶管与筋条平行排列；

步骤8：树脂由注胶管路流入，完成预制体浸润后由成型模底部出胶孔流出。

8.根据权利要求7所述的一种复合材料帽形加筋壁板VARI成型树脂浸润方法，其特征在于所述的成型模具下方的出胶孔位置依据权利要求5所述的公式计算。