CN115742384A - 一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法 - Google Patents

一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115742384A
CN115742384A CN202211356303.8A CN202211356303A CN115742384A CN 115742384 A CN115742384 A CN 115742384A CN 202211356303 A CN202211356303 A CN 202211356303A CN 115742384 A CN115742384 A CN 115742384A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boss
carbon fiber
die
fiber composite
special
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211356303.8A
Other languages
English (en)
Inventor
孔娜
王希杰
李靖
贾晶
李博
唐艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Carbon Materials Co ltd
Original Assignee
Xi'an Carbon Materials Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Carbon Materials Co ltd filed Critical Xi'an Carbon Materials Co ltd
Priority to CN202211356303.8A priority Critical patent/CN115742384A/zh
Priority to PCT/CN2022/134364 priority patent/WO2024092911A1/zh
Publication of CN115742384A publication Critical patent/CN115742384A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/12—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated means for positioning inserts, e.g. labels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/30—Mounting, exchanging or centering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/44—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
    • B29C33/48—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles with means for collapsing or disassembling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/34—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core and shaping or impregnating by compression, i.e. combined with compressing after the lay-up operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，包括以下步骤：一、光膜包覆芯模；二、预浸料包覆有光膜的芯模；三、预浸料和胶膜铺覆泡沫块；四、凸台块放置；五、复合结构铺覆预浸料；六、去掉芯模置入气袋；七、组合式模具的清理和预热；八、预制品放入下层模具；九、合上中层模具；十、安装上层模具，进行充气升温固化；十一、组合式模具调整重复以上步骤，得到镜像对称的左凸台碳纤维复合材料异形管件和右凸台碳纤维复合材料异形管件。本发明采用模压和气压成型，实现单套模具生产凸台结构镜像对称的碳纤维复合材料异形管件，降低生产成本，并解决有单个或多个凸台结构的碳纤维复合材料异形管件入模脱模困难问题。

Description

一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法
技术领域
本发明属于碳纤维复合材料制品成型技术领域，具体涉及一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法。
背景技术
碳纤维复合材料管件在航空航天领域应用广泛，尤其是直圆管，其制造方法及应用已趋于成熟，但碳纤维复合材料异形管件应用较少，该类管件的制造是其使用面临的重要问题之一。现有碳纤维复合材料异形管件多为管体有弧度或者端部有凹口，该类异形管件可以通过缠绕成型、热缩成型、抽真空成型等方法制作，但是对于带有单个或多个凸台结构的异形管件，使用这些方法需要二次加工或者二次连接，采用模压成型方法时，其一体化成型受制于凸台结构入模脱模困难，固化成型时加压困难以及凸台结构与管件本体的连接强度问题，使得该类异形管件的推广应用较为缓慢。
由上海复合材料科技有限公司的章宇界等人申请的公开号为CN111016015A的专利，公开了一种带下沉凸台复合材料背筋模具及其脱模方法，该发明是用铸造方法成型带有凸台的复合材料壳体，利用大于等于复合材料树脂凝胶温度的高温，使分体模具与本体模具脱离，避免复合材料固化，降温后模具收缩压紧使得带有下沉凸台复合材料背筋脱模困难。该发明可以有效提高复合材料背筋脱模，但是脱模过程处于高温环境下，分体模具较多需人工作业，易出现烫伤安全事故，且铸造方法适用于壳体架构，不适用于尺寸较大的异形管状结构。
因此，需要一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法。该方法采用模压和气压成型方法，设计组合式模具，通过替换镶嵌组件，制作凸台结构镜像对称的碳纤维复合材料异形管，且凸台结构横截面可以为圆形、矩形、多边形等，同一碳纤维复合材料异形管件布置不同尺寸的凸台结构，实现单套模具生产凸台结构镜像对称的多种碳纤维复合材料异形管件，降低生产成本，并解决有单个或多个凸台结构的碳纤维复合材料异形管件入模脱模困难问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将光膜包覆在芯模表面并固定，得到包覆有光膜的芯模；
步骤二、将内层碳纤维预浸料按铺层设计平整包覆于步骤一中得到的包覆有光膜的芯模外，得到包覆结构；
步骤三、将热膨胀胶膜铺覆于泡沫块表面，然后将凸台碳纤维预浸料按铺层设计铺覆在热膨胀胶膜外，得到凸台块；
步骤四、将步骤三中得到的凸台块按设计位置放置在步骤二中得到的包覆结构上，得到复合结构；
步骤五、将步骤四中得到的复合结构按铺层设计铺覆预留凸台孔的外层预浸料，并在凸台块上铺覆加强层碳纤维预浸料，得到预制体；
步骤六、将步骤五中得到的预制体内的芯模去掉，然后将气袋置入预制品内，得到具有凸台结构的碳纤维异型管预制品；
步骤七、将组合式模具进行组装，然后进行清理和预热，并刷涂脱模剂，得到制备模具；所述组合式模具包括上层模具、中层模具和下层模具，所述上层模具和下层模具上均开设有用于容纳预制品的预制品型腔，所述预制品型腔上开设有用于放置镶嵌组件的凹槽，所述镶嵌组件为平面镶嵌组件和凸台型腔镶嵌组件，所述凸台型腔与凸台块形状相同，所述中层模具包括拼装为预制品外轮廓的第一中层模具和第二中层模具；所述组装为将平面镶嵌组件和凸台型腔镶嵌组件分别安装到上层模具和下层模具的凹槽中；
步骤八、将步骤六中得到的预制品放入步骤七中得到的下层模具上，并使预制品上的凸台块按压至凸台型腔镶嵌组件的凸台型腔内，得到初组装模具；
步骤九、将步骤八中得到的初组装模具从预制品两侧合上中层模具，得到半组装模具；
步骤十、将步骤九中得到的半组装模具安装上层模具，然后进行充气升温固化，在组合式模具中得到左凸台碳纤维复合材料异形管件；
步骤十一、将步骤十中得到的左凸台碳纤维复合材料异形管件后的组合式模具进行调整，然后重复步骤一至步骤十得到右凸台碳纤维复合材料异形管件，从而得到镜像对称的左凸台碳纤维复合材料异形管件和右凸台碳纤维复合材料异形管件。
本发明通过设置芯模形成内支撑，在按铺层设计平整包覆内层碳纤维预浸料后初步形成管状，通过在芯模上包覆光膜，便于芯模脱模，通过采用泡沫块作为凸台块的内部维型部件便于加工为各种形状，通过将热膨胀胶膜铺覆于泡沫块表面，并将凸台碳纤维预浸料按铺层设计铺覆在热膨胀胶膜外，其中热膨胀胶膜在高温环境下体积可膨胀至原体积的数十倍，对凸台碳纤维预浸料进行支撑，形成凸台结构，预制的凸台结构尺寸小于镶嵌组件的凸台型腔，便于单个或多个凸台结构入模，其中包覆结构上放置一块或多块凸台块，通过将凸台块放置在包覆结构上并按铺层设计铺覆预留凸台孔的外层预浸料，并在凸台块上铺覆加强层碳纤维预浸料，外层碳纤维预浸料与加强层碳纤维预浸料多层交错铺覆后，凸台结构与异形管件主体连接牢固，保证了最终碳纤维复合材料异形管件上得到牢固的凸台结构，通过去除芯模并放置气袋，在后续处理中通过对气袋充气维持管状结构，保证了制备碳纤维复合材料异形管件的结构均匀；
本发明中组合式模具包括上层模具、中层模具、下层模具和镶嵌组件。上、下层模具型腔深度尺寸较小，便于碳纤维复合材料异形管件整体入模脱模，型腔内根据凸台结构的数量布置单个或多个镶嵌组件凹槽，且上、下层模具的凹槽位置相对应，中模分为左、右两块，从模具侧边放置组成碳纤维复合材料异形管件主体的主要型腔，利用中模分体放置解决碳纤维复合材料异形管件整体入模困难问题，并减少夹砂缺陷的出现；
本发明中凸台块放置在包覆结构上时，按照需要在管件的同一侧均匀间隔放置，凸台块与包覆结构以任意角度放置，保证了碳纤维复合材料异形管件上凸形块的角度，满足不同的应用需求，并且将凸台型腔镶嵌组件的凸台型腔加工为与凸台块契合；
本发明通过将预制品放置在已安装好平面镶嵌组件和凸台型腔镶嵌组件的组合式模具中，将预制品的凸台结构按压至部分进入到凸台型腔镶嵌组件的凸台型腔中，从两侧放置中层模具，调整模具型腔中的预制品，放置上层模具，放入烘箱中加热加压固化，在充气升温固化过程中通过气袋对碳纤维复合材料异形管件主体内壁均匀施加压力，凸台结构处通过胶膜热膨胀及凸台型腔可以对凸台结构加压固化，保证凸台结构的表观光滑及预浸料致密性，制得有凸台结构的一体化成型碳纤维复合材料异形管；
本发明对组合式模具进行调整，更换模具方向并翻转，原上层模具成为下层模具，原下层模具成为上层模具，安装另一方向镶嵌组件，在碳纤维复合材料异形管件的另一侧相应位置放置预制凸台结构，制得有镜像对称凸台结构的一体化成型碳纤维复合材料异形管，解决碳纤维复合材料异形管件的凸台结构固化成型时加压困难以及凸台结构与管件本体的连接强度问题。
上述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤三中所述泡沫块为圆柱或棱柱，所述凸台块的尺寸小于凸台型腔镶嵌组件的凸台型腔。本发明通过控制泡沫块的形状，保证了最终碳纤维复合材料异形管件表面凸台的形状。
上述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤五中所述加强层碳纤维预浸料按十字交叉方法进行铺覆，所述加强层碳纤维预浸料与预留凸台孔的外层预浸料相搭接，所述搭接长度逐渐增长15mm～30mm。本发明按铺层设计铺覆预留凸台结构孔的外层碳纤维预浸料，并在凸台块位置按“十字交叉”方法铺覆加强层碳纤维预浸料，并与异形管件主体的外层预浸料相搭接，且搭接长度逐渐增长15mm～30mm，外层碳纤维预浸料与加强层碳纤维预浸料多层交错铺覆后，凸台结构与异形管件主体连接牢固。
上述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤六中所述气袋使用前在脱模剂中浸泡。本发明通过在脱模剂中浸泡气袋便于后续脱除气袋。
上述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤七中所述预热的温度为70℃～80℃。
上述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤七中所述上层模具、中层模具和下层模具上设置有合模孔，所述合模孔中安装有合模螺栓。本发明通过设置合模孔和合模螺栓保证了上层模具、中层模具和下层模具的紧密连接，保证了碳纤维复合材料异形管件的结构性能。
上述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤七中所述预制品型腔为弯折长方形，所述凸台型腔镶嵌组件放置于下层模具的凹槽中，所述平面镶嵌组件放置于上层模具的凹槽中，所述凹槽上开设有圆通孔，所述镶嵌组件通过紧固螺栓与定位销与上层模具和下层模具固定连接，所述凸台型腔镶嵌组件中的凸台型腔底部放置有垫块。本发明通过将预制品型腔设置为弯折长方形，制备碳纤维复合材料异形管件，预制品型腔为各种所需形状，并保证芯模与预制品型腔形状对应，制备不同形状的碳纤维复合材料异形管件；镶嵌组件分为两组，一组为左方向镶嵌组件即凸台结构在碳纤维复合材料异形管件的左侧面，包含平面镶嵌组件和左凸台型腔镶嵌组件，一组为右方向镶嵌组件即凸台结构在碳纤维复合材料异形管件的右侧面，包含平面镶嵌组件和右凸台型腔镶嵌组件，平面镶嵌组件表面为光滑平面，左/右凸台型腔镶嵌组件的型腔横截面为矩形、圆形、多边形等，生产时在镶嵌组件凸台型腔底部放置一定厚度的垫块，保证加压固化时制品凸台结构表观质量并避免脱模时管件凸台结构受外力导致表面破损，通过替换左右镶嵌组件，可以实现单套模具生产凸台结构镜像对称的多种碳纤维异形管件。
本发明通过将凸台型腔镶嵌组件通过螺栓紧固在下模具型腔凹槽，将平面镶嵌组件通过螺栓紧固在上模具型腔凹槽，预制品的凸台结构朝下侧方向，将其按压至部分进入到凸台型腔镶嵌组件的凸台型腔中，从两侧放置中层模具，气袋两端与气嘴连接，调整模具型腔中的预制品，放置上层模具并紧固合模螺栓，保证凸台结构的表观光滑及预浸料致密性，制得有凸台结构的一体化成型碳纤维复合材料异形管；本发明脱模时，将上层模具脱离，依次脱离两块中层模具，此时碳纤维复合材料异形管件主体大部分已脱模，在下层模具底面，用柔性棒从圆通孔处施力，使凸台结构从镶嵌组件的凸台型腔中脱离，从而实现碳纤维复合材料异形管整体脱模。
上述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤九中所述气袋一端封闭，另一端安装气嘴并连接空压机。
上述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤十中所述充气升温固化的参数为：先将空压机设定压力值为0.1MPa～0.3MPa进行充气，并升温至80℃～100℃，然后将空压机设定压力值为0.7MPa～1.0MPa进行充气，并保温0.4h～0.7h，再升温至120℃～130℃后保温1.5h～3h。本发明通过控制充气升温固化的参数保证了制备效果。
上述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤十一中所述调整为将上层模具和下层模具中的凸台型腔镶嵌组件和平面镶嵌组件进行调换，然后将上层模具和下层模具进行调换。本发明对组合式模具进行调整，更换模具方向并翻转，原上层模具成为下层模具，原下层模具成为上层模具，安装另一方向镶嵌组件，在碳纤维复合材料异形管件的另一侧相应位置放置预制凸台结构，制得有镜像对称凸台结构的一体化成型碳纤维复合材料异形管，解决碳纤维复合材料异形管件的凸台结构固化成型时加压困难以及凸台结构与管件本体的连接强度问题。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用模压和气压成型方法，设计组合式模具，通过替换镶嵌组件，制作凸台结构镜像对称的碳纤维复合材料异形管，且凸台结构横截面可以为圆形、矩形、多边形等，同一碳纤维复合材料异形管件布置不同尺寸的凸台结构，实现单套模具生产凸台结构镜像对称的多种碳纤维复合材料异形管件，降低生产成本，并解决有单个或多个凸台结构的碳纤维复合材料异形管件入模脱模困难问题。
2、本发明的组合式模具采用多层组合方式，解决了碳纤维复合材料异形管件的凸台结构入模以及管件主体入模脱模困难问题，上下层模具型腔深度较小，由两块中层模具构成管件主体主要型腔，入模时可及时调整预制品在模具中的状态避免夹砂缺陷，脱模时通过上下层模具的圆通孔施加外力，便于碳纤维复合材料凸台结构脱模，并便于更换镶嵌组件，提高碳纤维复合材料异型管件的表观质量，且保证管件的尺寸稳定性。
3、本发明利用热膨胀胶膜在高温膨胀的特性制备凸台结构，在室温环境下预制品尺寸小于型腔尺寸，解决了凸台结构入模困难问题；在充气升温固化过程中，热膨胀胶膜自身膨胀与凸台型腔构成密闭空件，对外铺覆的预浸料加压，解决了凸台结构模压工艺的成型压力问题。
4、本发明利用十字交叉铺覆方法，在凸台结构铺覆加强层碳纤维预浸料，并与异形管件主体的外层预浸料相搭接，且搭接长度逐渐增长15mm～30mm，外层碳纤维预浸料与加强层碳纤维预浸料多层交错铺覆后，使得凸台结构与碳纤维异形管件连牢固，一体化成型，无二次加工的步骤。
5、本发明制得的碳纤维复合材料异形管件的凸台结构与其他机构连接，连接强度较好，通过试验验证，单个凸台结构可承载750N载荷，力学性能良好。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明组合式模具的爆炸示意图。
图2为本发明平面镶嵌组件的结构示意图。
图3为本发明凸台型腔镶嵌组件的结构示意图。
图4为本发明实施例1得到的预制体的爆炸示意图。
图5为本发明实施例1制备的镜像对称的左凸台碳纤维复合材料异形管件和右凸台碳纤维复合材料异形管件的结构示意图。
图6为本发明实施例2制备的镜像对称的左凸台碳纤维复合材料异形管件和右凸台碳纤维复合材料异形管件的结构示意图。
附图标记说明：
1—上层模具； 2-1—第一中层模具； 2-2—第二中层模具；
3—下层模具； 4—预制品型腔； 5—凹槽；
6—圆通孔； 7—合模孔； 8—合模螺栓；
9—平面镶嵌组件； 10—凸台型腔镶嵌组件； 10-1—凸台型腔；
11—定位销； 12—紧固螺栓；
13—预留凸台孔的外层预浸料； 14—加强层碳纤维预浸料；
15—凸台块； 16—复合结构。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将光膜包覆在芯模表面并固定，得到包覆有光膜的芯模；所述芯模为具有折弯的长方体状；
步骤二、将内层碳纤维预浸料按铺层设计平整包覆于步骤一中得到的包覆有光膜的芯模外，得到包覆结构；所述预浸料为T700碳纤维/环氧树脂预浸料；
步骤三、将热膨胀胶膜铺覆于泡沫块表面，然后将凸台碳纤维预浸料按铺层设计铺覆在热膨胀胶膜外，得到凸台块15；所述凸台块15为4个长×宽×高为42mm×25mm×20mm大泡沫块，2个长×宽×高为25mm×25mm×20mm小泡沫块；所述泡沫为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫；
步骤四、将步骤三中得到的凸台块15按设计位置放置在步骤二中得到的包覆结构上，得到复合结构16；其中4个大泡沫块放置在包覆结构的直段，2个小泡沫块放置在包覆结构的折弯直段；
步骤五、将步骤四中得到的复合结构16按铺层设计铺覆预留凸台孔的外层预浸料13，并在凸台块15上铺覆加强层碳纤维预浸料14，然后再铺覆预留凸台孔的外层预浸料13，之后再在凸台块15上铺覆加强层碳纤维预浸料14，得到预制体，见图4；所述加强层碳纤维预浸料14按十字交叉方法进行铺覆，所述加强层碳纤维预浸料14与预留凸台孔的外层预浸料13相搭接，所述搭接长度逐渐增长20mm；
步骤六、将步骤五中得到的预制体内的芯模去掉，然后将在脱模剂中浸泡后的气袋置入预制品内，得到具有凸台结构的碳纤维异型管预制品；
步骤七、将组合式模具进行组装，然后进行清理和预热，并刷涂脱模剂，得到制备模具；所述组合式模具包括上层模具1、中层模具和下层模具3，所述上层模具1和下层模具3上均开设有用于容纳预制品的预制品型腔4，所述预制品型腔4上开设有用于放置镶嵌组件的凹槽5，所述镶嵌组件为平面镶嵌组件9和凸台型腔镶嵌组件10，所述凸台型腔10-1与凸台块15形状相同，所述中层模具包括拼装为预制品外轮廓的第一中层模具2-1和第二中层模具2-2；所述组装为将平面镶嵌组件9和凸台型腔镶嵌组件10分别安装到上层模具1和下层模具3的凹槽5中；所述上层模具1、中层模具和下层模具3上设置有合模孔7，所述合模孔7中安装有合模螺栓8；所述预制品型腔4为弯折长方形，所述凸台型腔镶嵌组件10放置于下层模具3的凹槽5中，所述平面镶嵌组件9放置于上层模具1的凹槽5中，所述凹槽5上开设有圆通孔6，所述镶嵌组件通过紧固螺栓12与定位销11与上层模具1和下层模具3固定连接，所述凸台型腔镶嵌组件10中的凸台型腔10-1底部放置有垫块；所述预热的温度为80℃；
步骤八、将步骤六中得到的预制品放入步骤七中得到的下层模具3上，并使预制品上的凸台块15按压至凸台型腔镶嵌组件10的凸台型腔10-1内，得到初组装模具；
步骤九、将步骤八中得到的初组装模具从预制品两侧合上中层模具，得到半组装模具；所述气袋两端置于半组装模具的接口处并用生硅胶保护，气袋一端封闭，另一端安装气嘴并连接空压机；
步骤十、将步骤九中得到的半组装模具安装上层模具1，然后进行充气升温固化，在组合式模具中得到左凸台碳纤维复合材料异形管件；所述充气升温固化的过程为：先将空压机设定压力值为0.2MPa进行充气，并升温至90℃，然后将空压机设定压力值为0.8MPa进行充气，并保温0.5h，再升温至125℃，保温2h，关闭加热，自然冷却至60℃以下，卸压，从烘箱中取出模具，然后松掉合模螺栓8，依次去掉上层模具1、并从两端脱离两块中层模具，将下层模具3翻转180°放置在架空的支架上，利用柔性棒通过下层模具3上的圆通孔6对在凸台型腔10-1中放置的垫块施加外力，进行脱模，最后抽出气袋；
步骤十一、将步骤十中得到的左凸台碳纤维复合材料异形管件后的组合式模具进行调整，然后重复步骤一至步骤十得到右凸台碳纤维复合材料异形管件，从而得到镜像对称的左凸台碳纤维复合材料异形管件和右凸台碳纤维复合材料异形管件，见图5；所述调整为将上层模具1和下层模具3中的凸台型腔10-1的镶嵌组件和平面镶嵌组件9进行调换，然后将上层模具1和下层模具3进行调换。
经检测，本实施例得到的碳纤维复合材料异形管，其截面高为30mm，宽为80mm，壁厚为2mm，长为500mm，有折弯直段，弯角的夹角为123.5°，在管件右侧面有6个凸台结构，凸台结构的横截面为矩形，其中4个长宽高尺寸为47mm×30mm×25mm，2个长宽高尺寸为30mm×30mm×25mm。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将光膜包覆在芯模表面并固定，得到包覆有光膜的芯模；所述芯模为长方体状；
步骤二、将内层碳纤维预浸料按铺层设计平整包覆于步骤一中得到的包覆有光膜的芯模外，得到包覆结构；所述内层碳纤维预浸料为T700碳纤维/环氧树脂预浸料；
步骤三、将热膨胀胶膜铺覆于泡沫块表面，然后将凸台碳纤维预浸料按铺层设计铺覆在热膨胀胶膜外，得到凸台块；所述凸台块为4个长×宽×高为42mm×25mm×20mm大泡沫块；所述泡沫为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫；
步骤四、将步骤三中得到的4个凸台块按设计位置放置在步骤二中得到的包覆结构上，得到复合结构；
步骤五、将步骤四中得到的复合结构按铺层设计铺覆预留凸台孔的外层预浸料，并在凸台块上铺覆加强层碳纤维预浸料，然后再铺覆预留凸台孔的外层预浸料，之后再在凸台块上铺覆加强层碳纤维预浸料，得到预制体；所述加强层碳纤维预浸料按十字交叉方法进行铺覆，所述加强层碳纤维预浸料与预留凸台孔的外层预浸料相搭接，所述搭接长度逐渐增长15mm；
步骤六、将步骤五中得到的预制体内的芯模去掉，然后将在脱模剂中浸泡后的气袋置入预制品内，得到具有凸台结构的碳纤维异型管预制品；
步骤七、将组合式模具进行组装，然后进行清理和预热，并刷涂脱模剂，得到制备模具；所述组合式模具包括上层模具1、中层模具和下层模具3，所述上层模具1和下层模具3上均开设有用于容纳预制品的预制品型腔4，所述预制品型腔4上开设有用于放置镶嵌组件的凹槽5，所述镶嵌组件为平面镶嵌组件9和凸台型腔镶嵌组件10，所述凸台型腔10-1与凸台块形状相同，所述中层模具包括拼装为预制品外轮廓的第一中层模具2-1和第二中层模具2-2；所述组装为将平面镶嵌组件9和凸台型腔镶嵌组件10分别安装到上层模具1和下层模具3的凹槽5中；所述上层模具1、中层模具和下层模具3上设置有合模孔7，所述合模孔7中安装有合模螺栓8；所述预制品型腔4为弯折长方形，所述凸台型腔镶嵌组件10放置于下层模具3的凹槽5中，所述平面镶嵌组件9放置于上层模具1的凹槽5中，所述凹槽5上开设有圆通孔6，所述镶嵌组件通过紧固螺栓12与定位销11与上层模具1和下层模具3固定连接，所述凸台型腔镶嵌组件10中的凸台型腔10-1底部放置有垫块；所述预热的温度为70℃；
步骤八、将步骤六中得到的预制品放入步骤七中得到的下层模具3上，并使预制品上的凸台块按压至凸台型腔镶嵌组件10的凸台型腔10-1内，得到初组装模具；
步骤九、将步骤八中得到的初组装模具从预制品两侧合上中层模具，得到半组装模具；所述气袋两端置于半组装模具的接口处并用生硅胶保护，气袋一端封闭，另一端安装气嘴并连接空压机；
步骤十、将步骤九中得到的半组装模具安装上层模具1，然后进行充气升温固化，在组合式模具中得到左凸台碳纤维复合材料异形管件；所述充气升温固化的过程为：先将空压机设定压力值为0.1MPa进行充气，并升温至100℃，然后将空压机设定压力值为1.0MPa进行充气，并保温0.4h，再升温至130℃后，保温1.5h，关闭加热，自然冷却至60℃以下，卸压，从烘箱中取出模具，然后松掉合模螺栓8，依次去掉上层模具1、并从两端脱离两块中层模具，将下层模具3翻转180°放置在架空的支架上，利用柔性棒通过下层模具3上的圆通孔6对在凸台型腔10-1中放置的垫块施加外力，进行脱模，最后抽出气袋；
步骤十一、将步骤十中得到的左凸台碳纤维复合材料异形管件后的组合式模具进行调整，然后重复步骤一至步骤十得到右凸台碳纤维复合材料异形管件，从而得到镜像对称的左凸台碳纤维复合材料异形管件和右凸台碳纤维复合材料异形管件，见图6；所述调整为将上层模具1和下层模具3中的凸台型腔镶嵌组件10和平面镶嵌组件9进行调换，然后将上层模具1和下层模具3进行调换。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将光膜包覆在芯模表面并固定，得到包覆有光膜的芯模；所述芯模为具有折弯的长方体状；
步骤二、将内层碳纤维预浸料按铺层设计平整包覆于步骤一中得到的包覆有光膜的芯模外，得到包覆结构；所述内层碳纤维预浸料为T700碳纤维/环氧树脂预浸料；
步骤三、将热膨胀胶膜铺覆于泡沫块表面，然后将凸台碳纤维预浸料按铺层设计铺覆在热膨胀胶膜外，得到凸台块；所述凸台块为4个直径×高为30mm×25mm大泡沫块，2个直径×高为25mm×20mm小泡沫块；所述泡沫为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫；
步骤四、将步骤三中得到的6个凸台块按设计位置放置在步骤二中得到的包覆结构上，得到复合结构；其中4个大泡沫块放置在包覆结构的直段，2个小泡沫块放置在包覆结构的折弯直段；
步骤五、将步骤四中得到的复合结构按铺层设计铺覆预留凸台孔的外层预浸料，并在凸台块上铺覆加强层碳纤维预浸料，然后再铺覆预留凸台孔的外层预浸料，之后再在凸台块上铺覆加强层碳纤维预浸料，得到预制体；所述加强层碳纤维预浸料按十字交叉方法进行铺覆，所述加强层碳纤维预浸料与预留凸台孔的外层预浸料相搭接，所述搭接长度逐渐增长30mm；
步骤六、将步骤五中得到的预制体内的芯模去掉，然后将在脱模剂中浸泡后的气袋置入预制品内，得到具有凸台结构的碳纤维异型管预制品；
步骤七、将组合式模具进行组装，然后进行清理和预热，并刷涂脱模剂，得到制备模具；所述组合式模具包括上层模具1、中层模具和下层模具3，所述上层模具1和下层模具3上均开设有用于容纳预制品的预制品型腔4，所述预制品型腔4上开设有用于放置镶嵌组件的凹槽5，所述镶嵌组件为平面镶嵌组件9和凸台型腔镶嵌组件10，所述凸台型腔10-1与凸台块形状相同，所述中层模具包括拼装为预制品外轮廓的第一中层模具2-1和第二中层模具2-2；所述组装为将平面镶嵌组件9和凸台型腔镶嵌组件10分别安装到上层模具1和下层模具3的凹槽5中；所述上层模具1、中层模具和下层模具3上设置有合模孔7，所述合模孔7中安装有合模螺栓8；所述预制品型腔4为弯折长方形，所述凸台型腔镶嵌组件10放置于下层模具3的凹槽5中，所述平面镶嵌组件9放置于上层模具1的凹槽5中，所述凹槽5上开设有圆通孔6，所述镶嵌组件通过紧固螺栓12与定位销11与上层模具1和下层模具3固定连接，所述凸台型腔镶嵌组件10中的凸台型腔10-1底部放置有垫块；所述预热的温度为75℃；
步骤八、将步骤六中得到的预制品放入步骤七中得到的下层模具3上，并使预制品上的凸台块按压至凸台型腔镶嵌组件10的凸台型腔10-1内，得到初组装模具；
步骤九、将步骤八中得到的初组装模具从预制品两侧合上中层模具，得到半组装模具；所述气袋两端置于半组装模具的接口处并用生硅胶保护，气袋一端封闭，另一端安装气嘴并连接空压机；
步骤十、将步骤九中得到的半组装模具安装上层模具1，然后进行充气升温固化，在组合式模具中得到左凸台碳纤维复合材料异形管件；所述充气升温固化的过程为：先将空压机设定压力值为0.3MPa进行充气，并升温至80℃，然后将空压机设定压力值为0.7MPa进行充气，并保温0.7h，再升温至120℃，保温3h，关闭加热，自然冷却至60℃以下，卸压，从烘箱中取出模具，然后松掉合模螺栓8，依次去掉上层模具1、并从两端脱离两块中层模具，将下层模具3翻转180°放置在架空的支架上，利用柔性棒通过下层模具3上的圆通孔6对在凸台型腔10-1中放置的垫块施加外力，进行脱模，最后抽出气袋；
步骤十一、将步骤十中得到的左凸台碳纤维复合材料异形管件后的组合式模具进行调整，然后重复步骤一至步骤十得到右凸台碳纤维复合材料异形管件，从而得到镜像对称的左凸台碳纤维复合材料异形管件和右凸台碳纤维复合材料异形管件；所述调整为将上层模具1和下层模具3中的凸台型腔镶嵌组件10和平面镶嵌组件9进行调换，然后将上层模具1和下层模具3进行调换。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将光膜包覆在芯模表面并固定，得到包覆有光膜的芯模；
步骤二、将内层碳纤维预浸料按铺层设计平整包覆于步骤一中得到的包覆有光膜的芯模外，得到包覆结构；
步骤三、将热膨胀胶膜铺覆于泡沫块表面，然后将凸台碳纤维预浸料按铺层设计铺覆在热膨胀胶膜外，得到凸台块；
步骤四、将步骤三中得到的凸台块按设计位置放置在步骤二中得到的包覆结构上，得到复合结构；
步骤五、将步骤四中得到的复合结构按铺层设计铺覆预留凸台孔的外层预浸料，并在凸台块上铺覆加强层碳纤维预浸料，得到预制体；
步骤六、将步骤五中得到的预制体内的芯模去掉，然后将气袋置入预制品内，得到具有凸台结构的碳纤维异型管预制品；
步骤七、将组合式模具进行组装，然后进行清理和预热，并刷涂脱模剂，得到制备模具；所述组合式模具包括上层模具(1)、中层模具和下层模具(3)，所述上层模具(1)和下层模具(3)上均开设有用于容纳预制品的预制品型腔(4)，所述预制品型腔(4)上开设有用于放置镶嵌组件的凹槽(5)，所述镶嵌组件为平面镶嵌组件(9)和凸台型腔镶嵌组件(10)，所述凸台型腔(10-1)与凸台块形状相同，所述中层模具包括拼装为预制品外轮廓的第一中层模具(2-1)和第二中层模具(2-2)；所述组装为将平面镶嵌组件(9)和凸台型腔镶嵌组件(10)分别安装到上层模具(1)和下层模具(3)的凹槽(5)中；
步骤八、将步骤六中得到的预制品放入步骤七中得到的下层模具(3)上，并使预制品上的凸台块按压至凸台型腔镶嵌组件(10)的凸台型腔(10-1)内，得到初组装模具；
步骤九、将步骤八中得到的初组装模具从预制品两侧合上中层模具，得到半组装模具；
步骤十、将步骤九中得到的半组装模具安装上层模具(1)，然后进行充气升温固化，在组合式模具中得到左凸台碳纤维复合材料异形管件；
步骤十一、将步骤十中得到的左凸台碳纤维复合材料异形管件后的组合式模具进行调整，然后重复步骤一至步骤十得到右凸台碳纤维复合材料异形管件，从而得到镜像对称的左凸台碳纤维复合材料异形管件和右凸台碳纤维复合材料异形管件。
2.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤三中所述泡沫块为圆柱或棱柱，所述凸台块的尺寸小于凸台型腔镶嵌组件(10)的凸台型腔(10-1)。
3.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤五中所述加强层碳纤维预浸料按十字交叉方法进行铺覆，所述加强层碳纤维预浸料与预留凸台孔的外层预浸料相搭接，所述搭接长度逐渐增长15mm～30mm。
4.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤六中所述气袋使用前在脱模剂中浸泡。
5.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤七中所述预热的温度为70℃～80℃。
6.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤七中所述上层模具(1)、中层模具和下层模具(3)上设置有合模孔(7)，所述合模孔(7)中安装有合模螺栓(8)。
7.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤七中所述预制品型腔(4)为弯折长方形，所述凸台型腔镶嵌组件(10)放置于下层模具(3)的凹槽(5)中，所述平面镶嵌组件(9)放置于上层模具(1)的凹槽(5)中，所述凹槽(5)上开设有圆通孔(6)，所述镶嵌组件通过紧固螺栓(12)与定位销(11)与上层模具(1)和下层模具(3)固定连接，所述凸台型腔镶嵌组件(10)中的凸台型腔(10-1)底部放置有垫块。
8.根据权利要求1所述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤九中所述气袋一端封闭，另一端安装气嘴并连接空压机。
9.根据权利要求8所述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤十中所述充气升温固化的参数为：先将空压机设定压力值为0.1MPa～0.3MPa进行充气，并升温至80℃～100℃，然后将空压机设定压力值为0.7MPa～1.0MPa进行充气，并保温0.4h～0.7h，再升温至120℃～130℃后保温1.5h～3h。
10.根据权利要求7所述的一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法，其特征在于，步骤十一中所述调整为将上层模具(1)和下层模具(3)中的凸台型腔镶嵌组件(10)和平面镶嵌组件(9)进行调换，然后将上层模具(1)和下层模具(3)进行调换。
CN202211356303.8A 2022-11-01 2022-11-01 一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法 Pending CN115742384A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211356303.8A CN115742384A (zh) 2022-11-01 2022-11-01 一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法
PCT/CN2022/134364 WO2024092911A1 (zh) 2022-11-01 2022-11-25 采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211356303.8A CN115742384A (zh) 2022-11-01 2022-11-01 一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115742384A true CN115742384A (zh) 2023-03-07

Family

ID=85355032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211356303.8A Pending CN115742384A (zh) 2022-11-01 2022-11-01 一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115742384A (zh)
WO (1) WO2024092911A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101342787B (zh) * 2008-08-12 2012-02-29 林清福 复材异形管件成型方法
CN102729488B (zh) * 2012-07-05 2013-05-08 中联重科股份有限公司 碳纤维复合材料臂架、其生产方法及包括其的混凝土泵车
CN109318507A (zh) * 2018-10-23 2019-02-12 西安康本材料有限公司 一种大长径比碳纤维复合材料管制作模具和成型方法
CN109910208B (zh) * 2019-04-23 2021-04-02 哈尔滨工业大学 一种芯模及其制备方法与复合材料异型管成型方法
CN113696499B (zh) * 2021-08-26 2023-09-15 航天特种材料及工艺技术研究所 一种拼装防变形轻量化碳纤维复合材料框架制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024092911A1 (zh) 2024-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109895418B (zh) 一种异形中空结构复合材料零件成型芯模的加工方法
CN108943769B (zh) 无人机非等径封闭型方管状碳纤维梁结构制件的制造方法
US7972129B2 (en) Compound tooling system for molding applications
CN110948903A (zh) 用于一体化成型制备碳纤维网格承力筒的模具及成型方法
CN108891040B (zh) 一种中小型无人机复合材料水平尾翼制造方法
CN207808547U (zh) 一种组合加压成型模具及包含此模具的加压成型装置
CN113561522B (zh) 基于热膨胀柔性芯模的三维编织纤维增强蜂窝制备装置及方法
CN111391362A (zh) 无人机复合材料平尾硅橡胶热膨胀加压成型方法
CN109318507A (zh) 一种大长径比碳纤维复合材料管制作模具和成型方法
CN108864995B (zh) 一种多轴向复合材料弯管及制备方法
CN111070728B (zh) 纤维增强复合材料褶皱夹芯圆台壳的热压成型方法
CN115742384A (zh) 一种采用碳纤维复合材料制备镜像凸台结构异形管的方法
CN116001312A (zh) 一种细长碳纤维复合材料方管结构件的制作方法
CN110802850A (zh) 一种大长细比复合材料管成型方法
CN212266740U (zh) 制备大厚度复合材料的低成本量产成型模具
CN112537046A (zh) 制备大厚度复合材料的低成本量产工艺方法及其成型模具
CN113001834A (zh) 一种用于成型复杂结构复合材料零件的可循环利用芯模
CN112743872A (zh) 大曲率异型结构复合材料制件rtm成型模具和成型方法
CN219883344U (zh) 一种无人机复合材料舵面的整体成型工装
CN112123810A (zh) 一种提高大厚度复合材料舵内部成型质量的工艺方法
CN1672894A (zh) 一种复合插入式衬模制备方法
CN117962360A (zh) 成型装置及成型方法
CN221561962U (zh) 一种含预埋件复合材料方管成型模具
CN219883343U (zh) 一种飞行器尾翼成型模具
CN117429093A (zh) 一种非等截面中空结构件成型方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination