CN115923183A - 带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种带褶皱‑孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置，其中制造方法包括：在阳模具上设有凸起部的第一表面上铺贴第一预设层数的预浸料，热压实后使预浸料脱模形成阳模热压实铺层；在阴模具上设有凹入部的第二表面上铺贴第二预设层数的预浸料，热压实后使预浸料脱模形成阴模热压实铺层；将阳模热压实铺层和阴模热压实铺层沿厚度方向叠置，阳模热压实铺层的凹入面与阴模热压实铺层的凸起面对齐，并通过各自的贴膜面连接进行封装；将封装好带褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件进行固化；固化后将试验件脱模，得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件。

Description

带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置

技术领域

本公开涉及复合材料结构成型工艺领域，尤其涉及一种带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置。

背景技术

复合材料在生产、加工和应用中有两种问题对材料的性能衰减有关键性的影响，包括生产制造中产生的缺陷和加工使用过程中造成的损伤。其中，孔隙和褶皱是复合材料常见缺陷中对压缩强度和疲劳寿命影响最大的缺陷之一。

褶皱产生的原因多种多样，比如纤维、基体和模具材料的热膨胀系数不匹配，固化温度和压力控制不合理，铺层轮廓和位置精度误差，材料的铺层顺序不合理等等都会造成铺层复合材料中的褶皱；孔隙产生的原因通常是由于树脂吸湿或者压力不到位导致的。

实际工程中常因褶皱的产生使铺层弯曲面上的固化压力不足产生伴随的孔隙率缺陷。为研究褶皱和孔隙缺陷对复合材料制件的性能影响关系，尤其是当两类缺陷耦合存在的时候其对性能影响的关联关系，需要同时可控的制造出不同含量等级的两类缺陷。

发明内容

本公开的实施例提供了一种带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置，能够同时可控地在试验件中制造出褶皱和孔隙耦合缺陷。

根据本公开的第一方面，提供了一种带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，包括：

在阳模具上设有凸起部的第一表面上铺贴第一预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阳模热压实铺层；

在阴模具上设有凹入部的第二表面上铺贴第二预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阴模热压实铺层；其中，在阳模具和阴模具在以第一表面和第二表面相对叠置时，凸起部和凹入部被配置为相互配合且接触面与预设褶皱的位置和参数一致；

将阳模热压实铺层和阴模热压实铺层沿厚度方向叠置，阳模热压实铺层的凹入面与阴模热压实铺层的凸起面对齐，并通过各自的贴膜面连接进行封装；

将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件，进行固化；和

固化后将试验件脱模，得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件。

在一些实施例中，预设褶皱位置和参数包括：预设褶皱在试验件中所处的铺层、在铺层中的设置位置和褶皱角度中的至少一个。

在一些实施例中，阳模具的第一表面上沿第一方向间隔设置多个凸起部，每个凸起部沿第二方向延伸；阴模具的第二表面上沿第一方向间隔设置多个凹入部，每个凹入部沿第二方向延伸，以在试验件的铺层中形成沿第一方向间隔设置的多个褶皱，且每个褶皱沿第二方向延伸。

在一些实施例中，制造方法还包括：

根据预设褶皱的位置和参数，制作出阳模具和阴模具。

在一些实施例中，在阳模具上铺贴第一预设层数的预浸料或者在阴模具上铺贴第二预设层数的预浸料，并进行热压实的步骤包括：

在阳模具的第一表面或阴模具的第二表面上铺贴部分层数的预浸料；

将部分层数的预浸料与模具一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以进行热压实；

从加热罐中取出并冷却后，在压实后的预浸料上再铺贴剩余层数的预浸料；

将剩余层数的预浸料与模具一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以再次进行热压实。

在一些实施例中，将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件进行固化的步骤包括：

将封装后的试验件抽吸至第二预设真空压力；

使加热罐内加压至第一预设压力，并在加压过程中使真空袋内的真空度减小，当加热罐内的压力达到第二预设压力时，真空袋内的真空度达到第三预设真空压力；第二预设压力大于第一预设压力，第三预设真空压力的绝对值小于第二预设真空压力的绝对值；

使加热罐以预设升温速率升温至第二预设加热温度；

在第一预设压力、第三预设真空压力、第二预设加热温度下保温第二预设加热时间；

保温完毕后以预设降温速度降温，并在试验件到达预设温度以下时逐渐释放热压罐内的压力。

在一些实施例中，在预设区间孔隙率小于1％时，第二预设真空压力为-1.0bar，第三预设真空压力为-0.2bar，第一预设压力为7bar，第二预设压力为1bar，预设升温速率为1-2℃/min，第二预设加热温度为180℃±5℃，第二预设加热时间为(120±5)min，预设降温速率为2-5℃/min，预设温度为60℃；或者

在预设区间孔隙率处于1％～3％之间的范围时，第二预设真空压力为-0.6bar，第三预设真空压力为-0.2bar，第一预设压力为2bar，第二预设压力为1bar，预设升温速率为1-2℃/min，第二预设加热温度为180℃±5℃，第二预设加热时间为(120±5)min，预设降温速率为2-5℃/min，预设温度为60℃。

在一些实施例中，在得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件之后，制造方法还包括：

将试验件按不同的性能测试标准加工成相应的测试件尺寸；

对加工后的试验件进行性能测试研究。

根据本公开的第二方面，提供了一种带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造装置，包括：

阳模具，其第一表面上设有凸起部，第一表面被配置为铺贴第一预设层数的预浸料，并通过热压实使各层预浸料脱模形成阳模热压实铺层；

阴模具，其第二表面上设有凹入部，第二表面被配置为铺贴第二预设层数的预浸料，并通过热压实使各层预浸料脱模形成阴模热压实铺层；和

热压罐，被配置为对阳模热压实铺层和阴模热压实铺层沿厚度方向叠置，且封装后带有褶皱的试验件进行固化，以在脱膜后得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件；

其中，在阳模具和阴模具在以第一表面和第二表面相对叠置时，凸起部和凹入部被配置为相互配合且接触面与预设褶皱的位置和参数一致；且阳模热压实铺层的凹入面与阴模热压实铺层的凸起面被配置为在叠置封装时对齐。

在一些实施例中，阳模具的第一表面上沿第一方向间隔设置多个凸起部，每个凸起部沿第二方向延伸；阴模具的第二表面上沿第一方向将设置多个凹入部，每个凹入部沿第二方向延伸，以在试验件的铺层中形成沿第一方向间隔设置的多个褶皱，且每个褶皱沿第二方向延伸。

本公开实施例的带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，通过模具制造复合材料试验件中的面外褶皱，试验件中褶皱角度大小、走向和覆盖范围均可通过模具设计精确控制，并通过改变工艺压力精确控制试验件中的孔隙百分含量，能够快速准确地制造出同时含有任何铺层方向、任意位置、覆盖范围和角度的褶皱缺陷与不同百分含量的孔隙耦合缺陷的试验件，实现试验件中耦合缺陷的可控制造，降低试验件制造成本，提高制作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开用于形成褶皱试验件的工装的一些实施例的结构示意图；

图2为通过阳模具热压实形成的第一铺层；

图3为通过阴模具热压实形成的第二铺层；

图4为在试验件中形成小于1％孔隙率的固化工艺条件曲线；

图5为褶皱-孔隙耦合试验件的断面示意图；

图6为本公开带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法的一些实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下详细说明本公开。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本公开中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

参考图1-图5，在一些实施例中，如图6所示的流程示意图，本公开提供了一种带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，包括：

步骤110、在阳模具1上设有凸起部12的第一表面11上铺贴第一预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阳模热压实铺层10，如图2所示。

步骤120、在阴模具2上设有凹入部22的第二表面21上铺贴第二预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阴模热压实铺层20，如图3所示。

其中，阳模具1和阴模具2可采用金属板通过机加工形成，例如采用铝板加工。在阳模具1和阴模具2在以第一表面11和第二表面21相对叠置时，凸起部12和凹入部22被配置为相互配合，且接触面与预设褶皱的位置和参数一致。第一预设层数和第二预设层数可相等，也可不等，依据褶皱在试验件中所处的铺层确定。为了方便铺贴预浸料，可将阳模具1或阴模具2放置于支撑台3上。

步骤130、将阳模热压实铺层10和阴模热压实铺层20沿厚度方向叠置，阳模热压实铺层10的凹入面101与阴模热压实铺层20的凸起面201对齐，并通过各自的贴膜面连接进行封装。

其中，在阳模热压实铺层10和阴模热压实铺层20叠置时，阳模热压实铺层10的凹入面101与阴模热压实铺层20的凸起面201相对，若试验件预设多个褶皱，则使同一褶皱对应的凹入面101和凸起面201对齐。阳模热压实铺层10和阴模热压实铺层20上均设有贴膜面，将阳模热压实铺层10的贴膜面铺贴在阴模热压实铺层20的贴膜面上方，对齐不同褶皱的凹入面101和凸起面201，完成铺贴后按照封装制度进行封装，例如，可装入真空袋中封装。

步骤140、将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件，进行固化。

其中，通过改变固化工艺条件能够在试验件中获得不同区间的孔隙率。例如，通过调整封装的真空度以及热压罐中的压力能够改变孔隙率。

步骤150、固化后将试验件脱模，得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件，如图5所示，褶皱用S表示。

本公开的实施例通过模具制造复合材料试验件中的面外褶皱，试验件中褶皱角度大小、走向和覆盖范围均可通过模具设计精确控制，并通过改变工艺压力精确控制试验件中的孔隙百分含量，能够快速准确地制造出同时含有任何铺层方向、任意位置、覆盖范围和角度的褶皱缺陷与不同百分含量的孔隙耦合缺陷的试验件，实现试验件中耦合缺陷的可控制造，降低试验件制造成本，提高制作效率。

此种试验件可用于无损检测研究和缺陷容差设计，以作为对比试块研究这两种缺陷的不同耦合比对性能和无损检测信号特征的影响，制定更合理的缺陷容限与检测标准，从而解决工程上耦合缺陷对性能的影响机理不明确，试验数据不可得等问题。

此种试验件可用来模拟航空发动机中采用复合材料制造的风扇叶片等复合材料零件，通过在试验件中预制褶皱和空隙缺陷，能够分析出风扇叶片零件在这些预制缺陷下性能，以及对航空发动机的工作性能和安全性影响。

在一些实施例中，预设褶皱位置和参数包括：预设褶皱在试验件中所处的铺层、在铺层中的设置位置和褶皱角度中的至少一个。褶皱在试验件中所处的铺层为褶皱形成于哪些层铺层中；对于矩形铺层，在铺层中的设置位置为褶皱在铺层中沿第一方向或第二方向所处的位置；褶皱角度为褶皱相对于铺层平面的弯曲角度。

根据该实施例中的预设褶皱位置和参数，能够确定出在试验件中预设褶皱的各种信息，以据此制作出尺寸匹配的阳模具1和阴模具2，从而精确控制试验件中褶皱的位置和参数。

在一些实施例中，阳模具1的第一表面11上沿第一方向间隔设置多个凸起部12，每个凸起部12沿第二方向延伸；阴模具2的第二表面21上沿第一方向间隔设置多个凹入部22，每个凹入部22沿第二方向延伸，以在试验件的铺层中形成沿第一方向间隔设置的多个褶皱，且每个褶皱沿第二方向延伸。多个褶皱的褶皱角可相同或不同，相应地设置多个凸起部12和多个凹入部22的尺寸。

该实施例能够根据试验件的测试需求设置多个褶皱，且多个褶皱均能够通过阳模具1和阴模具2精确控制，以快速、准确地制造出含有沿任何铺层方向、任意位置、覆盖范围的褶皱。

在一些实施例中，在步骤110之前，本公开的制造方法还包括：

根据预设褶皱的位置和参数，制作出阳模具1和阴模具2。

其中，凸起部12和凹入部22的设置位置、参数尺寸和数量均通过褶皱在试验件中的位置和参数确定。若要在试验件中制作不同的褶皱，则需要重新制作阳模具1和阴模具2。

在一些实施例中，步骤110在阳模具1上铺贴第一预设层数的预浸料，并进行热压实的步骤包括：

步骤111、在阳模具1的第一表面11上铺贴第一预设层数中部分层数的预浸料；

步骤112、将部分层数的预浸料与阳模具1一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以进行热压实；

步骤113、从加热罐中取出并冷却后，在压实后的预浸料上再铺贴第一预设层数中剩余层数的预浸料；

步骤114、将剩余层数的预浸料与阳模具1一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以再次进行热压实。

在一些实施例中，步骤120在阴模具2上铺贴第二预设层数的预浸料，并进行热压实的步骤包括：

步骤121、在阴模具2的第二表面21上铺贴第二预设层数中部分层数的预浸料；

步骤122、将部分层数的预浸料与阴模具2一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以进行热压实；

步骤123、从加热罐中取出并冷却后，在压实后的预浸料上再铺贴第二预设层数中剩余层数的预浸料；

步骤124、将剩余层数的预浸料与阴模具2一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以再次进行热压实。

其中，步骤111-114以及121-124在图中未示出。该实施例采用分次在阳模具1或阴模具2上铺贴预浸料的方法，能够提高各铺层的压实程度，真空热压实能够使得预浸料在较低的温度下先发生低密度交联反应并保持和模具较为一致的型面，以备后面高温下固化时褶皱的形成与保持。

在一些实施例中，如图4所示的固化工艺条件曲线，步骤140将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件进行固化的步骤包括：

步骤141、将封装后的试验件抽吸至第二预设真空压力；

步骤142、使加热罐内加压至第一预设压力，并在加压过程中使真空袋内的真空度减小，当加热罐内的压力达到第二预设压力时，真空袋内的真空度达到第三预设真空压力；第二预设压力大于第一预设压力，第三预设真空压力的绝对值小于第二预设真空压力的绝对值；

步骤143、使加热罐以预设升温速率升温至第二预设加热温度；

步骤144、在第一预设压力、第三预设真空压力、第二预设加热温度下保温第二预设加热时间；

步骤145、保温完毕后以预设降温速度降温，并在试验件到达预设温度以下时逐渐释放热压罐内的压力。

其中，步骤141-144在图中未示意出。步骤142和143可同时执行，以在调节加热罐和真空袋内压力的同时使加热罐进行加热，可提高固化效率。该实施例能够通过控制封装后试验件的真空压力，以及加热罐内的温度和压力参数准确控制试验件中的孔隙率。孔隙率控制原理：通过降低真空度增加预浸料铺层中的吸湿水分和其它挥发性物质的饱和蒸气压进而增加其气化溢出的温度，在预浸料升温至粘度最低的状态之前能有较多的水分和挥发性物质保持非气体态留在铺层中。预浸料升温至粘度最低状态之后，气体溢出通道被逐渐封闭，此时降低的固化压力低于水分和挥发性物质在相应温度下的饱和蒸气压，预浸料铺层中的水分和挥发性物质在高温和较低压力下气化无法逃逸形成孔隙。通过调节真空度和固化压力可以调整孔隙率。

在一些实施例中，在预设区间孔隙率小于1％时，第二预设真空压力为-1.0bar，第三预设真空压力为-0.2bar，第一预设压力为7bar，第二预设压力为1bar，预设升温速率为1-2℃/min，第二预设加热温度为180℃±5℃，第二预设加热时间为(120±5)min，预设降温速率为2-5℃/min，预设温度为60℃。

在一些实施例中，在预设区间孔隙率处于1％～3％的范围时，第二预设真空压力为-0.6bar，第三预设真空压力为-0.2bar，第一预设压力为2bar，第二预设压力为1bar，预设升温速率为1-2℃/min，第二预设加热温度为180℃±5℃，第二预设加热时间为(120±5)min，预设降温速率为2-5℃/min，预设温度为60℃。

在一些实施例中，在步骤150得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件之后，本公开的制造装置还包括：

将试验件按不同的性能测试标准加工成相应的测试件尺寸；

对加工后的试验件进行性能测试研究。

其次，本公开还提供了一种带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造装置，如图1所示，在一些实施例中，包括：

阳模具1，其第一表面11上设有凸起部12，第一表面11被配置为铺贴第一预设层数的预浸料，并通过热压实使各层预浸料脱模形成阳模热压实铺层10；

阴模具2，其第二表面21上设有凹入部22，第二表面21被配置为铺贴第二预设层数的预浸料，并通过热压实使各层预浸料脱模形成阴模热压实铺层20；和

热压罐，被配置为对阳模热压实铺层10和阴模热压实铺层20沿厚度方向叠置，且封装后带有褶皱的试验件进行固化，以在脱膜后得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件；

其中，在阳模具1和阴模具2在以第一表面11和第二表面21相对叠置时，凸起部12和凹入部22被配置为相互配合且接触面与预设褶皱的位置和参数一致；且阳模热压实铺层10的凹入面101与阴模热压实铺层20的凸起面201被配置为在叠置封装时对齐。

该实施例通过模具制造复合材料试验件中的面外褶皱，试验件中褶皱角度大小、走向和覆盖范围均可通过模具设计精确控制，并通过改变工艺压力精确控制试验件中的孔隙百分含量，能够快速准确地制造出同时含有任何铺层方向、任意位置、覆盖范围和角度的褶皱缺陷与不同百分含量的孔隙耦合缺陷的试验件，实现试验件中耦合缺陷的可控制造，降低试验件制造成本，提高制作效率。

在一些实施例中，如图1所示，阳模具1的第一表面11上沿第一方向间隔设置多个凸起部12，每个凸起部12沿第二方向延伸；阴模具2的第二表面21上沿第一方向将设置多个凹入部22，每个凹入部22沿第二方向延伸，以在试验件的铺层中形成沿第一方向间隔设置的多个褶皱，且每个褶皱沿第二方向延伸。

该实施例能够根据试验件的测试需求设置多个褶皱，且多个褶皱均能够通过阳模具1和阴模具2精确控制，以快速、准确地制造出含有沿任何铺层方向、任意位置、覆盖范围的褶皱。

在一个具体的实施例中，以不同百分含量孔隙与不同角度的面内面外褶皱耦合缺陷为例，具体操作步骤说明如下：

1、试验件设计：

采用[0]₂₀铺层，试验件尺寸为300mm×300mm，在试验件的中间9，10和11层位置设计5°，10°和20°的褶皱；

2、模具设计：在铝板上设计机加出图1所示的相互契合的一套阳模具1和阴模具2。阳模具1上带有三种不同突起角度的圆弧凸起部12模拟不同的褶皱角，阴模具2在与阳模具1对应的位置有相同角度的凹陷圆弧凹入部22配合。

3、褶皱铺贴：

在阳模具1上按铺层要求手工铺贴五层预浸料，并将这五层预浸料带抽真空密实后与铝质阳模具1一起放到热压罐中进行热压实，加热温度60℃，加热时间15min，真空压力即可。待从热压罐中取出并冷却后，在压实后的预浸料上再铺贴五层预浸料，重复上述步骤进行真空热压实。最后将这十层预浸料脱模待用，形成如图2所示阳模热压实铺层10。在阳模具1上铺贴5层是为了更好地保证褶皱角的形成，以免层数过少后期固化时将褶皱压平，或者层数过多导致整个铺层20的厚度方向上都是褶皱。

按照[0]₂₀铺层要求，在阴模具2上手工铺贴五层0°铺层的预浸料，并将这五层预浸料带抽真空密实后与铝质阴模具2一起放到热压罐中进行热压实，加热温度60℃，加热时间15min，真空压力即可。待从热压罐中取出并冷却后，在压实后的预浸料上再铺贴五层预浸料，重复上述步骤进行真空热压实。最后将这十层预浸料脱模待用，如图3所示阴模热压实铺层20。

4、封装：

将通过阳模具1热压实过的十层预浸料的贴膜面铺贴在通过阴模具2热压实过的十层预浸料贴膜面上方，对齐不同角度褶皱的凹入面101和凸起面201。完成铺贴后按照封装制度进行封装，例如放入真空袋中。

5、固化：

将封装好的带有褶皱试验件的真空袋放入热压罐中进行固化，通过改变固化制度获得不同孔隙含量的试验件。如针对IM7/M91材料体系，下面给出两种孔隙率对应的固化工艺条件。

(1)为了获得＜1％的孔隙率，固化曲线如图4所示，固化过程为：

对带有褶皱的试验件进行抽真空处理(-1.0bar)；

使用热压罐加压至7bar，在加压过程中当热压罐压力达到1bar时，减小真空度至-0.2bar；

设定加热罐的升温速率1-2℃/min，使加热罐内升温至180℃±5℃；

在180℃±5℃温度条件下保温(120±5)min；

降温速率为2-5℃/min；

当试验件温度达到60℃以下时释放热压罐压力。

(2)为了获得1％＜孔隙率＜3％，固化过程为：

对带有褶皱的试验件进行抽真空处理(-0.6bar)；

使用热压罐加压至2bar，在加压过程中当热压罐压力达到1bar时，减小真空度至-0.2bar；

设定加热罐的升温速率1-2℃/min，使加热罐内升温至180℃±5℃；

在180℃±5℃温度条件下保温(120±5)min；

降温速率为2-5℃/min；

当制件温度达到60℃以下时释放热压罐压力。

6、脱模：

固化完成后，将试验件脱模，将获得含有不同孔隙率的带有不同面外弯曲褶皱角度的试验件，如图5所示。

7、性能测试：将成型的300mm×300mm孔隙与褶皱耦合试验件按不同的性能测试标准加工成相应的测试件尺寸进行缺陷耦合对性能影响的研究。常见的拉伸测试件尺寸为250mm×325mm，压缩测试件尺寸为140x12mm,本试验件尺寸300x300mm均可以满足相应的加工要求。

以上对本公开所提供的一种带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，包括：

在阳模具上设有凸起部的第一表面上铺贴第一预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阳模热压实铺层；

在阴模具上设有凹入部的第二表面上铺贴第二预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阴模热压实铺层；其中，在所述阳模具和阴模具在以所述第一表面和第二表面相对叠置时，所述凸起部和凹入部被配置为相互配合且接触面与预设褶皱的位置和参数一致；

将所述阳模热压实铺层和所述阴模热压实铺层沿厚度方向叠置，所述阳模热压实铺层的凹入面与所述阴模热压实铺层的凸起面对齐，并通过各自的贴膜面连接进行封装；

将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件，进行固化；和

固化后将试验件脱模，得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件。

2.根据权利要求1所述的带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，预设褶皱位置和参数包括：预设褶皱在试验件中所处的铺层、在铺层中的设置位置和褶皱角度中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，所述阳模具的第一表面上沿第一方向间隔设置多个所述凸起部，每个所述凸起部沿第二方向延伸；所述阴模具的第二表面上沿第一方向间隔设置多个所述凹入部，每个所述凹入部沿第二方向延伸，以在试验件的铺层中形成沿第一方向间隔设置的多个褶皱，且每个褶皱沿第二方向延伸。

4.根据权利要求1所述的带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，还包括：

根据所述预设褶皱的位置和参数，制作出所述阳模具和所述阴模具。

5.根据权利要求1所述的带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，在阳模具上铺贴第一预设层数的预浸料或者在阴模具上铺贴第二预设层数的预浸料，并进行热压实的步骤包括：

在所述阳模具的第一表面或所述阴模具的第二表面上铺贴部分层数的预浸料；

将所述部分层数的预浸料与模具一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以进行热压实；

从所述加热罐中取出并冷却后，在压实后的预浸料上再铺贴剩余层数的预浸料；

将所述剩余层数的预浸料与模具一起放到热压罐中，在所述第一预设真空压力下以所述第一预设加热温度保持所述第一预设加热时间，以再次进行热压实。

6.根据权利要求1所述的带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件进行固化的步骤包括：

将封装后的试验件抽吸至第二预设真空压力；

使加热罐内加压至第一预设压力，并在加压过程中使真空袋内的真空度减小，当加热罐内的压力达到第二预设压力时，真空袋内的真空度达到第三预设真空压力；第二预设压力大于第一预设压力，第三预设真空压力的绝对值小于第二预设真空压力的绝对值；

使所述加热罐以预设升温速率升温至第二预设加热温度；

在所述第一预设压力、所述第三预设真空压力、所述第二预设加热温度下保温第二预设加热时间；

保温完毕后以预设降温速度降温，并在试验件到达预设温度以下时逐渐释放所述热压罐内的压力。

7.根据权利要求6所述的带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，

在预设区间孔隙率小于1％时，所述第二预设真空压力为-1.0bar，所述第三预设真空压力为-0.2bar，所述第一预设压力为7bar，所述第二预设压力为1bar，所述预设升温速率为1-2℃/min，所述第二预设加热温度为180℃±5℃，所述第二预设加热时间为(120±5)min，所述预设降温速率为2-5℃/min，所述预设温度为60℃；或者

在预设区间孔隙率处于1％～3％之间的范围时，所述第二预设真空压力为-0.6bar，所述第三预设真空压力为-0.2bar，所述第一预设压力为2bar，所述第二预设压力为1bar，所述预设升温速率为1-2℃/min，所述第二预设加热温度为180℃±5℃，所述第二预设加热时间为(120±5)min，所述预设降温速率为2-5℃/min，所述预设温度为60℃。

8.根据权利要求1所述的带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，在得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件之后，还包括：

将所述试验件按不同的性能测试标准加工成相应的测试件尺寸；

对加工后的试验件进行性能测试研究。

9.一种带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造装置，其特征在于，包括：

阳模具，其第一表面上设有凸起部，所述第一表面被配置为铺贴第一预设层数的预浸料，并通过热压实使各层预浸料脱模形成阳模热压实铺层；

阴模具，其第二表面上设有凹入部，所述第二表面被配置为铺贴第二预设层数的预浸料，并通过热压实使各层预浸料脱模形成阴模热压实铺层；和

热压罐，被配置为对所述阳模热压实铺层和所述阴模热压实铺层沿厚度方向叠置，且封装后带有褶皱的试验件进行固化，以在脱膜后得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件；

其中，在所述阳模具和阴模具在以所述第一表面和第二表面相对叠置时，所述凸起部和凹入部被配置为相互配合且接触面与预设褶皱的位置和参数一致；且所述阳模热压实铺层的凹入面与所述阴模热压实铺层的凸起面被配置为在叠置封装时对齐。

10.根据权利要求9所述的带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造装置，其特征在于，所述阳模具的第一表面上沿第一方向间隔设置多个所述凸起部，每个所述凸起部沿第二方向延伸；所述阴模具的第二表面上沿第一方向将设置多个所述凹入部，每个所述凹入部沿第二方向延伸，以在试验件的铺层中形成沿第一方向间隔设置的多个褶皱，且每个褶皱沿第二方向延伸。

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