CN117944284A - 一种复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，包括：1)加工泡沫和蜂窝；2)烘干；3)在蜂窝外围周圈铺贴一层发泡胶；4)将带发泡胶的蜂窝嵌入泡沫边框内，组合成混杂芯材；5)在成型工装上铺放胶膜和碳纤维预浸料；6)铺放混杂芯材；7)铺放胶膜和碳纤维预浸料；8)铺放隔离膜，在蜂窝与泡沫上表面拼缝区域放置均压板；9)在泡沫边框周边安装成型工装边条组件进行泡沫保护；10)糊制真空袋，固化。实现了混杂芯材的拼接及稳定化，且质量稳定性好，此方法极大的提高了芯材抗侧向压力的能力。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制造技术领域，具体涉及一种复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法。
背景技术
复合材料夹层结构是由两层比较薄的结构材料蒙皮与相对较厚的轻质芯材胶接起来，组成的一种层状复合结构。夹层结构的芯材往往都是轻质材料，有蜂窝，泡沫，梯形板等形式。对于大曲率大倒角高厚度芯材为保证成型质量都涉及芯材拼接及稳定化方法，但目前复合材料夹层结构采用的芯材拼接大都为同一种材料(泡沫或蜂窝)，很少涉及两种材料芯材拼接及稳定化，而且目前芯材拼接都为单一方向(长度、宽度或高度)。近期对芯材拼接及稳定化的发明如下：
1、一种蜂窝复层拼接成型方法(申请号CN201710481202.6)：该发明对蜂窝夹层结构件的厚度进行分层，对每层蜂窝进行分区拼接，通过蜂窝复层拼接预成型，提高蜂窝侧向的抗压力。该方法适用于蜂窝拼接，但不适用于混杂芯材拼接，而且成型后产品尤其是大倒角(＞60°)复合材料制件质量稳定性较差。
2、曲面蜂窝的拼接方法(申请号CN202010813783.0)：首先将蜂窝拼接面上贴胶膜，两个蜂窝拼接面上相邻的蜂窝格使用强磁铁夹具固定，其次，在蜂窝拼接缝沿厚度方向上下两端分别嵌入加热丝，拼接蜂窝定型在产品成型曲面模具上进行真空定型，最后将加热丝连接控温组件，通电后的加热丝固化蜂窝拼接面上的胶膜。该方法蜂窝拼接面上使用的胶膜与蒙皮和蜂窝芯粘接用的胶膜为同种胶膜，材料选用受限，不适用于混杂芯材拼接。
3、一种蜂窝夹层复合材料防潮结构(CN202120624101.1)：该专利公开了一种蜂窝夹层复合材料防潮结构，包括上面板、下面板、蜂窝芯层、泡沫结构，蜂窝芯层设在上、下面板之间，泡沫结构是一个框型结构，泡沫结构包围在蜂窝芯层外围，泡沫结构与蜂窝芯层胶接。该专利仅描述一种复合材料防潮结构，未对芯材拼接及稳定化加以说明。
通过上述近期现有技术说明来看，芯材拼接及稳定化方法都有一定的局限性，尤其不适用于混杂芯材拼接及稳定化。
发明内容
本发明提出一种复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，混杂芯材为泡沫与蜂窝拼接，可防止单一芯材(如蜂窝)夹层结构的质量缺陷，比如大厚度大倒角蜂窝夹层结构的滑移、凹陷等问题。
本发明提出一种复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，包括以下步骤：
1)加工泡沫和蜂窝，其中泡沫为四周封闭的边框结构；
2)将步骤1)中加工后的泡沫和蜂窝进行烘干；
3)在蜂窝外围周圈铺贴一层发泡胶；
4)将步骤3)中带发泡胶的蜂窝嵌入泡沫边框内，组合成混杂芯材；
5)在成型工装上铺放一层胶膜和一层碳纤维预浸料；
6)将步骤4)中组合后的混杂芯材铺放于成型工装上；
7)在混杂芯材上方铺放一层胶膜和一层碳纤维预浸料；
8)铺层完毕后，铺放隔离膜，然后在蜂窝与泡沫上表面拼缝区域放置均压板；
9)在泡沫边框周边安装成型工装边条组件进行泡沫保护；
10)糊制真空袋，按预浸料固化曲线进行固化。
可选的，所述步骤1)中加工后泡沫高度较蜂窝小0.2-1mm。
可选的，加工后的泡沫与蜂窝之间的供发泡胶填充的间隙为1-2mm。
可选的，步骤3)中蜂窝外围周圈铺贴的发泡胶单侧露出蜂窝长度3-5mm，另一侧与蜂窝平齐。
可选的，步骤5)和步骤7)中铺放的胶膜和预浸料长、宽方向尺寸都要大于蜂窝长、宽尺寸。
可选的，步骤8)中均压板仅需放置在泡沫与蜂窝拼缝区，均压板宽度20-50mm。
可选的，均压板材料为铝。
可选的，固化参数为：固化温度180±5℃，保温时间120min-240min，固化压力0.2-0.4MPa。
本发明提出一种复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，实现了混杂芯材的拼接及稳定化，且质量稳定性好，此方法极大的提高了芯材抗侧向压力的能力。尤其适用于大倒角高厚度复合材料夹层结构，同时，芯材固化后不易变形，易于后续与内、外蒙皮的胶接成型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明混杂芯材结构示意图；
图2为本发明芯材拼接及稳定化示意图；
图3为本发明混杂芯材结构简图；
附图标记说明：
1-泡沫，2-蜂窝，3-碳纤维预浸布，4-胶膜，5-均压板，6-发泡胶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法作进一步的介绍。
本发明提供一种复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，包括以下步骤：
1)数控加工泡沫1和蜂窝2，其中泡沫1为四周封闭的边框结构。
2)将步骤1)中加工后的泡沫和蜂窝进行烘干。
3)在蜂窝外围周圈铺贴一层发泡胶6。
4)将步骤3)中带发泡胶6的蜂窝嵌入泡沫边框内，组合成混杂芯材。
5)在成型工装上铺放一层胶膜4和一层碳纤维预浸布3。
6)将步骤4)中组合后的芯材铺放于成型工装上。
7)在芯材上方铺放一层胶膜4和一层碳纤维预浸布3。
8)铺层完毕后，铺放隔离膜，然后在蜂窝与泡沫上表面拼缝区域放置均压板5。
9)在泡沫边框周边安装成型工装边条组件进行泡沫保护。
10)糊制真空袋，按预浸料固化曲线进行固化。
进一步的，所述步骤1)中加工后泡沫高度较蜂窝小0.2-1mm。加工后的泡沫与蜂窝拼接前间隙为1-2mm。
步骤3)中蜂窝外围周圈铺贴的发泡胶单侧露出蜂窝长度3-5mm，另一侧与蜂窝平齐。
步骤5)和步骤7)中铺放的胶膜和预浸料长、宽方向尺寸都要大于蜂窝长、宽尺寸。
步骤8)中均压板仅需放置在泡沫与蜂窝拼缝区，均压板宽度20-50mm。
实施例一：
1)混杂芯材结构如图1所示，芯材厚度54mm，倒角为58°-90°不等；
2)数控加工泡沫和蜂窝，加工后泡沫高度为53.4-53.6mm，蜂窝高度为54mm，蜂窝长、宽较理论值小1.5mm；
3)加工后的泡沫和蜂窝进行烘干；
4)在蜂窝外围周圈铺贴一层发泡胶FM 490A Adhesive Foam.05"，发泡胶一端与蜂窝齐平，另一端高出蜂窝4mm；
5)带发泡胶的蜂窝嵌入泡沫边框内，组合成混杂芯材，如图2所示；
6)在成型工装上铺放一层碳纤维预浸料CYCOM 970/PWC T300 3K ST(CCF)，再铺放一层胶膜LOCTITE EA 7000 050NW AERO，如图2所示，胶膜和预浸料尺寸大于蜂窝尺寸；
7)将组合后的芯材铺放于胶膜上，在芯材上方铺放一层胶膜LOCTITE EA 7000050NW AERO，再铺放一层碳纤维预浸料CYCOM 970/PWC T300 3K ST(CCF)，如图2所示；
8)铺放隔离膜，然后在蜂窝与泡沫上表面拼缝区域放置均压板，如图2所示，均压板材料为铝，宽度30mm；
9)在泡沫边框周边安装成型工装边条组件，糊制真空袋，按预浸料固化曲线进行固化，固化参数为：固化温度180±5℃，保温时间120min-240min，固化压力0.2-0.4MPa。
实施例二：
1)混杂芯材结构如图3所示，芯材厚度30mm，倒角为37°-62°不等；
2)数控加工泡沫和蜂窝，加工后泡沫高度为25.5-25.8mm，蜂窝高度为30mm，蜂窝长、宽较理论值小1.5mm；
3)加工后的泡沫和蜂窝进行烘干；
4)在蜂窝外围周圈铺贴一层发泡胶FM 490A Adhesive Foam.05"，发泡胶一端与蜂窝齐平，另一端高出蜂窝3mm；
5)带发泡胶的蜂窝嵌入泡沫边框内，组合成混杂芯材，如图2所示；
6)在成型工装上铺放一层碳纤维预浸料CYCOM 970/PWC T300 3K ST(CCF)，再铺放一层胶膜LOCTITE EA 7000 050NW AERO，如图2所示，胶膜和预浸料尺寸大于蜂窝尺寸；
7)将组合后的芯材铺放于胶膜上，在芯材上方铺放一层胶膜LOCTITE EA 7000050NW AERO，再铺放一层碳纤维预浸料CYCOM 970/PWC T300 3K ST(CCF)，如图2所示；
8)铺放隔离膜，然后在蜂窝与泡沫上表面拼缝区域放置均压板，如图2所示，均压板材料为铝，宽度30mm；
9)在泡沫边框周边安装成型工装边条组件，糊制真空袋，按预浸料固化曲线进行固化，固化参数为：固化温度180±5℃，保温时间120min-240min，固化压力0.2-0.4MPa。
Claims (8)
1.一种复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)加工泡沫和蜂窝，其中泡沫为四周封闭的边框结构；
2)将步骤1)中加工后的泡沫和蜂窝进行烘干；
3)在蜂窝外围周圈铺贴一层发泡胶；
4)将步骤3)中带发泡胶的蜂窝嵌入泡沫边框内，组合成混杂芯材；
5)在成型工装上铺放一层胶膜和一层碳纤维预浸料；
6)将步骤4)中组合后的混杂芯材铺放于成型工装上；
7)在混杂芯材上方铺放一层胶膜和一层碳纤维预浸料；
8)铺层完毕后，铺放隔离膜，然后在蜂窝与泡沫上表面拼缝区域放置均压板；
9)在泡沫边框周边安装成型工装边条组件进行泡沫保护；
10)糊制真空袋，按预浸料固化曲线进行固化。
2.根据权利要求1所述的复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，其特征在于，所述步骤1)中加工后泡沫高度较蜂窝小0.2-1mm。
3.根据权利要求1所述的复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，其特征在于，加工后的泡沫与蜂窝之间的供发泡胶填充的间隙为1-2mm。
4.根据权利要求1所述的复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，其特征在于，步骤3)中蜂窝外围周圈铺贴的发泡胶单侧露出蜂窝长度3-5mm，另一侧与蜂窝平齐。
5.根据权利要求1所述的复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，其特征在于，步骤5)和步骤7)中铺放的胶膜和预浸料长、宽方向尺寸都要大于蜂窝长、宽尺寸。
6.根据权利要求1所述的复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，其特征在于，步骤8)中均压板仅需放置在泡沫与蜂窝拼缝区，均压板宽度20-50mm。
7.根据权利要求1所述的复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，其特征在于，均压板材料为铝。
8.根据权利要求1所述的复合材料夹层结构用混杂芯材拼接及稳定化方法，其特征在于，固化参数为：固化温度180±5℃，保温时间120min-240min，固化压力0.2-0.4MPa。
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