CN113619152A - 一种大厚度蜂窝夹层结构及成型防滑移工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空复合材料制造技术领域，公开了一种大厚度蜂窝夹层结构及成型防滑移工艺方法，在大厚度蜂窝夹层结构制造中，增加预铺贴固化步骤，在蜂窝的斜面区铺贴胶层和预浸料并且先固化，然后将部分固化好胶层和预浸料的蜂窝作为夹芯材料制备蜂窝夹层结构。本发明的结构和方法解决了大厚度蜂窝夹层结构在制备过程中，蜂窝发生塌陷，变形，收缩现象，提高了大厚度蜂窝夹层结构制备工艺水平，具有较大的实际应用价值，不添加新的工装、加工件，容易实施，成本较低；本发明的结构及方法制造出的蜂窝结构本身在斜面易变形区域就有更强的刚性。

Description

一种大厚度蜂窝夹层结构及成型防滑移工艺方法
技术领域
本发明属于航空复合材料制造技术领域，涉及一种蜂窝夹层结构的固定工艺方法，具体涉及一种大厚度蜂窝夹层结构及成型防滑移工艺方法。
背景技术
在飞机复合材料的应用过程中，由于蜂窝夹层结构具有比强度高，比模量高，重量轻等特点，是飞机复合材料制造中重要的结构形式。随着强度和减重要求的提高，飞机翼身整流罩需要设计为大厚度蜂窝夹层的结构形式，并且该结构形式已经在波音飞机中得到应用。
然而，由于蜂窝侧向抗压强度小于夹层结构成型时预浸料固化压力，在大厚度蜂窝夹层结构在成型过程中，斜面区蜂窝发生塌陷、变形、收缩滑移等现象，严重限制了大厚度蜂窝夹层结构的应用。
为了解决大厚度蜂窝夹层结构制造过程中蜂窝塌陷滑移变形问题，在专利CN106003754A中，在大厚度蜂窝夹层结构制备过程中，在夹层结构边缘实心区域，放置上下两层带凹凸不平表面的防滑板，该防滑板在蜂窝夹层结构制备过程中，对夹层结构预浸料实施拴系作用，以阻止蜂窝在夹层结构成型过程中的塌陷和变形滑移现象。在专利CN103935050A中，通过测试蜂窝在成型压力条件下蜂窝不产生滑移塌陷的最大蜂窝楔形角，然后按照此楔形角设计蜂窝夹层结构，制备大厚度蜂窝夹层结构。
在上述两专利介绍的工艺方法中，专利CN106003754A中介绍的方法，在大厚度蜂窝夹层结构成型过程中，通过限制蜂窝夹层结构边缘预浸料的滑移进而限制蜂窝的滑移，在该方法中，由于预浸料和胶膜材料在升温过程中，树脂发生软化而流动性增加，在蜂窝和预浸料间也可产生滑移现象，其使用效果与在夹层结构边缘放置防滑条类似。在专利CN103935050A中，通过改变蜂窝斜面的楔形角，减小蜂窝塌陷，变形滑移，该方法适用的蜂窝厚度不宜太大，若蜂窝厚度为60mm厚度，则夹层结构的斜面区长度为223mm，该斜面长度在大厚度蜂窝夹层结构设计中是不能允许的。
为了解决大厚度蜂窝夹层结构制备中蜂窝发生塌陷，变形滑移现象，采用夹层结构本体材料，预先在蜂窝制备拴系层，然后制备蜂窝夹层结构，减小蜂窝夹层结构制备过程中蜂窝的塌陷，变形滑移现象。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种大厚度蜂窝夹层结构及成型防滑移工艺方法，在蜂窝夹层结构成型过程中，对蜂窝夹芯采用预固化预浸料进行拴系，在夹层结构固化过程中，对蜂窝进行拉扯，减小蜂窝夹层结构的变形，解决大厚度蜂窝夹层结构成型过程中蜂窝滑移问题。
本发明的技术方案是：
一种大厚度蜂窝夹层结构成型防滑移工艺方法，在大厚度蜂窝夹层结构制造中，增加预铺贴固化步骤，在蜂窝的斜面区铺贴胶层和预浸料并且先固化，然后将部分固化好胶层和预浸料的蜂窝作为夹芯材料制备蜂窝夹层结构。
进一步的，具体包括以下步骤：
步骤一，按照大厚度蜂窝夹层结构蜂窝芯材尺寸要求，对蜂窝进行倒角，产生蜂窝斜面；
步骤二，按照蜂窝型面要求，对大厚度蜂窝进行变形；
步骤三，在变形后的大厚度蜂窝的斜面区以及与蜂窝斜面区相邻的上下蜂窝表面一定宽度区域内先后铺贴胶膜和预浸料，然后进行固化；
步骤四，将步骤三得到的大厚度蜂窝作为夹芯材料制备蜂窝夹层结构。
进一步的，步骤三中，采用低压固化的方法对蜂窝斜面区、胶膜和预浸料固化。低压固化是为了对胶膜和预浸料固化，利用胶膜和预浸料形成支撑结构，对蜂窝斜面区进行保护，防止蜂窝斜面区横向滑移。
进一步的，步骤三中，铺贴预浸料时，将预浸料铺放延伸出蜂窝一定长度。延伸出的一定长度在后续步骤中可以作为大厚度蜂窝的拴系物，在蜂窝夹层结构成型过程中，对蜂窝施加拴系作用，阻止蜂窝在外压条件下的变形，塌陷以及收缩。
进一步的，步骤四中，将步骤三得到的大厚度蜂窝作为蜂窝芯层，在其上下侧先后铺贴胶膜和预浸料，铺贴的胶膜和预浸料将整个蜂窝芯层包裹，然后固化。
进一步的，步骤四中，采用高压固化的方法对蜂窝芯层、胶膜和预浸料固化。本步骤采用高压固化方法，对整个蜂窝芯层和后面铺贴的胶膜、预浸料进行固化，得到具有斜面的大厚度蜂窝夹层结构。
一种大厚度蜂窝夹层结构，包括蜂窝芯层、外固化层、外胶膜层、内固化层和内胶膜层；其中，蜂窝芯层是具有斜面的蜂窝结构，内胶膜层设在蜂窝芯层的斜面区域处，内固化层覆盖在内胶膜层的外侧，外胶膜层设在整个蜂窝芯层的外侧并覆盖内固化层，外固化层覆盖在外胶膜层的外侧。
进一步的，内固化层覆盖内胶膜层之余沿着蜂窝芯层的斜面区尖角向外延伸一定长度。
本发明的优点是：
1、解决了大厚度蜂窝夹层结构在制备过程中，蜂窝发生塌陷，变形，收缩现象，提高了大厚度蜂窝夹层结构制备工艺水平，具有较大的实际应用价值；
2、本发明的方法不添加新的工装、加工件，容易实施，成本较低；
3、本发明的方法除了在加工时保护蜂窝的结构，并且制造出的蜂窝结构本身在斜面易变形区域就有更强的刚性。
附图说明
图1是本发明需加工的蜂窝结构斜面示意图；
图2是本发明实施例的步骤三的铺贴示意图；
图3是本发明实施例的步骤四的铺贴示意图；
图4是本发明实施例的铺贴结构原理示意图；
图5是本发明实施例的步骤三铺贴后的结构示意图；
图6是本发明实施例的步骤四铺贴后的结构示意图；
其中，1—内固化层，2—内胶膜层，3—蜂窝芯层，4—外固化层，5—外胶膜层。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
一种大厚度蜂窝夹层结构成型防滑移工艺方法，在大厚度蜂窝夹层结构制造中，增加预铺贴固化步骤，在蜂窝的斜面区铺贴胶层和预浸料并且先固化，然后将部分固化好胶层和预浸料的蜂窝作为夹芯材料制备蜂窝夹层结构。
进一步的，具体包括以下步骤：
步骤一，按照大厚度蜂窝夹层结构蜂窝芯材尺寸要求，对蜂窝进行倒角，产生蜂窝斜面；
步骤二，按照蜂窝型面要求，对大厚度蜂窝进行变形；
步骤三，在变形后的大厚度蜂窝的斜面区以及与蜂窝斜面区相邻的上下蜂窝表面一定宽度区域内先后铺贴胶膜和预浸料，然后进行固化；
步骤四，将步骤三得到的大厚度蜂窝作为夹芯材料制备蜂窝夹层结构。
步骤三中，采用低压固化的方法对蜂窝斜面区、胶膜和预浸料固化。低压固化是为了对胶膜和预浸料固化，利用胶膜和预浸料形成支撑结构，对蜂窝斜面区进行保护，防止蜂窝斜面区横向滑移。
步骤三中，铺贴预浸料时，将预浸料铺放延伸出蜂窝一定长度。延伸出的一定长度在后续步骤中可以作为大厚度蜂窝的拴系物，在蜂窝夹层结构成型过程中，对蜂窝施加拴系作用，阻止蜂窝在外压条件下的变形，塌陷以及收缩。
步骤四中，将步骤三得到的大厚度蜂窝作为蜂窝芯层，在其上下侧先后铺贴胶膜和预浸料，铺贴的胶膜和预浸料将整个蜂窝芯层包裹，然后固化。
步骤四中，采用高压固化的方法对蜂窝芯层、胶膜和预浸料固化。本步骤采用高压固化方法，对整个蜂窝芯层和后面铺贴的胶膜、预浸料进行固化，得到具有斜面的大厚度蜂窝夹层结构。
一种大厚度蜂窝夹层结构，包括蜂窝芯层3、外固化层4、外胶膜层5、内固化层1和内胶膜层2；其中，蜂窝芯层3是具有斜面的蜂窝结构，内胶膜层2设在蜂窝芯层3的斜面区域处，内固化层1覆盖在内胶膜层2的外侧，外胶膜层5设在整个蜂窝芯层3的外侧并覆盖内固化层1，外固化层4覆盖在外胶膜层5的外侧。
其中，内固化层1覆盖内胶膜层2之余沿着蜂窝芯层3的斜面区尖角向外延伸一定长度。
下面结合附图详细说明本发明的原理和方法。
本发明针对目前大厚度蜂窝夹层结构在成型过程中，蜂窝在侧面受压，由于蜂窝侧向抗压强度小于预浸料成型工艺压力，在夹层结构成型过程中，发生蜂窝侧向滑移现象，导致蜂窝夹层结构变形，蒙皮材料发生褶皱和弯曲，限制了蜂窝夹层结构的应用。
本发明提供一种大厚度蜂窝夹层结构成型防滑移工艺方法，在大厚度蜂窝夹层结构成型过程中，一般对蜂窝进行倒角，然而由于蜂窝侧向抗压强度小于蜂窝夹层结构成型时预浸料的固化压力。在大厚度蜂窝夹层结构成型过程中，由于蜂窝发生变形或者塌陷而产生滑移显现，导致大厚度蜂窝夹层结构在成型过程中，产生变形或塌陷等缺陷。
在大厚度蜂窝夹层结构成型过程中，蜂窝产生滑移现象，由于大厚度蜂窝是夹在上下预浸料蒙皮的中间位置，无法采用其他方法对蜂窝进行拴系，为此，本发明采用预浸料预浸料在蜂窝边缘留出一定长度余量，在夹层结构固化过程中，在上下蒙皮预浸料施加压力时，对蜂窝起到拴系作用，防止蜂窝在固化过程中产生滑移现象，解决了大厚度蜂窝在蜂窝夹层成型过程中的蜂窝滑移问题。
本发明包括四个步骤：
步骤一，按照大厚度蜂窝夹层结构蜂窝芯材尺寸要求，对蜂窝进行倒角，产生蜂窝斜面；
步骤二，按照蜂窝型面要求，对大厚度蜂窝进行变形。
步骤三，将变形后的大厚度蜂窝，在蜂窝斜面区以及与蜂窝斜面区相邻的上下蜂窝表面一定宽度区域内铺贴胶膜材料和预浸料材料。并且该预浸料铺贴至延伸出蜂窝边界一定长度，然后进行蜂窝和胶膜材料固化；
步骤四，将斜面区带固化预浸料的蜂窝作为夹芯材料，制备蜂窝夹层结构；按照蜂窝夹层结构的铺贴和固化方法，进行胶膜与预浸料的铺贴后，再高压固化。

Claims (8)

1.一种大厚度蜂窝夹层结构成型防滑移工艺方法，其特征在于，在大厚度蜂窝夹层结构制造中，增加预铺贴固化步骤，在蜂窝的斜面区铺贴胶层和预浸料并且先固化，然后将部分固化好胶层和预浸料的蜂窝作为夹芯材料制备蜂窝夹层结构。
2.根据权利要求1所述的一种大厚度蜂窝夹层结构成型防滑移工艺方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一，按照大厚度蜂窝夹层结构蜂窝芯材尺寸要求，对蜂窝进行倒角，产生蜂窝斜面；
步骤二，按照蜂窝型面要求，对大厚度蜂窝进行变形；
步骤三，在变形后的大厚度蜂窝的斜面区以及与蜂窝斜面区相邻的上下蜂窝表面一定宽度区域内先后铺贴胶膜和预浸料，然后进行固化；
步骤四，将步骤三得到的大厚度蜂窝作为夹芯材料制备蜂窝夹层结构。
3.根据权利要求2所述的一种大厚度蜂窝夹层结构成型防滑移工艺方法，其特征在于，步骤三中，采用低压固化的方法对蜂窝斜面区、胶膜和预浸料固化。
4.根据权利要求2所述的一种大厚度蜂窝夹层结构成型防滑移工艺方法，其特征在于，步骤三中，铺贴预浸料时，将预浸料铺放延伸出蜂窝一定长度。
5.根据权利要求2所述的一种大厚度蜂窝夹层结构成型防滑移工艺方法，其特征在于，步骤四中，将步骤三得到的大厚度蜂窝作为蜂窝芯层，在其上下侧先后铺贴胶膜和预浸料，铺贴的胶膜和预浸料将整个蜂窝芯层包裹，然后固化。
6.根据权利要求5所述的一种大厚度蜂窝夹层结构成型防滑移工艺方法，其特征在于，步骤四中，采用高压固化的方法对蜂窝芯层、胶膜和预浸料固化。
7.一种大厚度蜂窝夹层结构，其特征在于，包括蜂窝芯层(3)、外固化层(4)、外胶膜层(5)、内固化层(1)和内胶膜层(2)；其中，蜂窝芯层(3)是具有斜面的蜂窝结构，内胶膜层(2)设在蜂窝芯层(3)的斜面区域处，内固化层(1)覆盖在内胶膜层(2)的外侧，外胶膜层(5)设在整个蜂窝芯层(3)的外侧并覆盖内固化层(1)，外固化层(4)覆盖在外胶膜层(5)的外侧。
8.根据权利要求7所述的一种大厚度蜂窝夹层结构，其特征在于，内固化层(1)覆盖内胶膜层(2)之余沿着蜂窝芯层(3)的斜面区尖角向外延伸一定长度。
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