CN201283659Y - 用于纤维增强树脂复合材料构件开孔补强的补强片 - Google Patents

Abstract

用于纤维增强树脂复合材料构件开孔补强的补强片，它涉及一种补强片。本实用新型解决了现有的补强方法存在质量不易控制、后续加工工序多，占用成型模具时间长、工作效率低的问题。用于纤维增强树脂复合材料构件开孔补强的补强片为环状，所述补强片的厚度L2为2～4mm。本实用新型可使补强区和复合材料本体并行生产，实现复合材料铺放的装配式生产，大幅度提高模具的周转利用率，大大提高了工作效率，缩短产品成型周期，降低本体树脂的适用期要求。

Description

用于纤维增强树脂复合材料构件开孔补强的补强片

技术领域

本实用新型涉及一种补强片。

背景技术

复合材料结构件已广泛应用于航空、航天等产品的结构件，因其具有高比强度、高比刚度、优良的减振性、耐疲劳、抗腐蚀等优点，应用日益广泛。出于安装仪器、减轻重量等需要，常常需要在构件上开口(开孔)，且开口一般较大，可占到表面积的50％以上，此开口如不进行补强，因为在开口边缘应力较大，结构的承载能力会大大降低，所以必须进行开口附近进行局部补强。现有补强方法有两种：一种方法是先成型部件(构件)后，然后再开口，开口后在开口边缘用金属等材料进行铆接补强，这样的缺点是零件多，工序多，质量保证困难，结构的可靠性低；另一种方法是复合材料本体与补强区域一起成型，这样可以省去后续的加工工序，但如果补强区很厚，在现场逐单层(每层纤维预浸带约为0.15mm)进行补强区的铺放，铺放时间会很长，产品的质量不易控制，开口补强部位操作时间长，成型模具占用时间长，影响产品的质量和效率。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有的补强方法存在质量不易控制、后续加工工序多，占用成型模具时间长、工作效率低的问题，进而提供一种用于纤维增强树脂复合材料构件开孔补强的补强片。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：本实用新型所述补强方法是按照以下步骤实现的：步骤一、制备补强片：根据纤维增强树脂复合材料构件的开孔大小来设计补强片的几何形状及尺寸，根据设计好的补强片的几何形状及尺寸制备补强片模具，在模具上铺放纤维预浸带并进行压实处理即得所需的补强片；步骤二、在制备纤维增强树脂复合材料构件的芯模上铺放厚度L1为1.5～3mm纤维预浸带；步骤三、完成步骤二后，铺放补强片，所述补强片套在芯模的凸台上；步骤四、重复操作步骤二和步骤三，而且最后再铺放厚度L1为1.5～3mm纤维预浸带，使所述纤维增强树脂复合材料构件本体的厚度T1为4.5～9mm、补强厚度T2为4～8mm；步骤五、将外模套装在铺放好的纤维预浸带的芯模上，将外模与芯模之间的纤维预浸带压实后固化成型。所述补强片为环状，所述补强片的厚度L2为2～4mm。

本实用新型具有以下有益效果：用本实用新型实施补强，可使补强区和复合材料本体并行生产，实现复合材料铺放的装配式生产，大幅度提高模具的周转利用率，大大提高了工作效率，缩短产品成型周期，降低本体树脂的适用期要求。提高了补强区的剪切性能，从而提高了结构的整体力学性能。单独成型的补强片是加压成型，补强片各单层(每层约为0.15mm)排列紧密，补强片几何尺寸精度高，单独成型的补强片可以实现周向零度缠绕成型，可大幅度提高纤维增强树脂复合材料构件开孔的周向刚度，而其它成型方法无法实现此角度的铺放。另外，单独成型的补强片可制定相应的检验规程对补强片外观厚度等质量进行检验，大大提高产品的质量和可靠性。补强片与本体所需的纤维预浸带可以并行生产，最后进行装配式成型，达到补强与本体一体共固化成型，减少后续加工工序，提高产品性能。补强片的形状是任意的，补强片的角度也可以是任意可设计的。

附图说明

图1是本实用新型所述芯模的主视图，图2是图1的B-B剖面图，图3是图1的C-C剖面图，图4是在芯模铺放纤维预浸带及补强片的结构示意图，图5是用具体实施方式一所述方法制作的带有开孔的纤维增强树脂复合材料构件(指可展开构件)的平面展开图，图6是图5的A-A剖面图，图7是补强片的结构示意图，图8是图7的左剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～8所示，本实施方式所述的纤维增强树脂复合材料构件的开孔补强方法是按照以下步骤实现的：步骤一、制备补强片：根据纤维增强树脂复合材料构件的开孔大小来设计补强片的几何形状及尺寸，根据设计好的补强片的几何形状及尺寸制备补强片模具，在模具上铺放纤维预浸带并进行压实处理即得所需的补强片；步骤二、在制备纤维增强树脂复合材料构件的芯模5上铺放厚度L1为1.5～3mm纤维预浸带(纤维预浸带的单层厚度为0.15mm，故需铺放10～20层)；步骤三、完成步骤二后，铺放补强片3，所述补强片套在芯模5的凸台5-1上；步骤四、重复操作步骤二和步骤三，而且最后再铺放厚度L1为1.5～3mm纤维预浸带，使所述纤维增强树脂复合材料构件本体的厚度T1为4.5～9mm、补强厚度T2为4～8mm；步骤五、将外模套装在铺放好的纤维预浸带的芯模5上，将外模与芯模5之间的纤维预浸带压实后固化成型，脱模后即得带有开孔2的纤维增强树脂复合材料构件1。本实施方式所述芯模5、外模均为已有技术。所述补强片3根据实际需要尺寸规格不等。

本实施方式所述的纤维预浸带由增强材料和基体构成，所述增强材料是玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维其中的一种或几种混合而成，基体是指胶液，所述胶液是由环氧树脂(或聚酯树脂)与芳胺固化剂、咪唑促进剂按重量比1∶(0.4～0.5)：(0.05～0.01)的比例混合制成；将上述胶液制成薄胶膜，再将单向纤维(玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维其中的一种或几种)铺放在薄胶膜上制成单向碳纤维预浸带。为了更有效地提高构件的轴向刚度，纤维的铺放方向非常接近轴向方向。考虑到构件的整体性以及构件本体开口的问题，实际采用了0°(纤维方向与轴向一致)、±45°(纤维方向与轴向所成角度为±45°)单向纤维预浸带铺放加碳纤维环向缠绕的方法成型构件等。

补强片的角度可以实现包括纯环向在内的任意角度，在铺放至一定厚度后，进行压实处理，压实处理可有效降低补强片的孔隙率，保证补强片铺层中各单层的铺放位置。铺放结束后，将补强片与补强片样板进行分离，装入专用包装待用。在复合材料本体需要进行补强的位置，依次加入补强片3。补强片与复合材料本体的铺层交替放置，以提高补强区域的剪切性能。待全部产品完成后，补强片与本体一起进行固化成型，达到开口补强与本体一体成型的目的。

具体实施方式二：如图6～8所示，本实施方式所述补强片为环状，所述补强片的厚度L2为2～4mm。

具体实施方式三：本实施方式所述补强片是纤维轴向缠绕型补强片。单独成型的补强片可以实现周向零度缠绕成型，可大幅度提高纤维增强树脂复合材料构件开孔的周向刚度，而其它成型方法无法实现此角度的铺放。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

Claims (2)

1、一种用于纤维增强树脂复合材料构件开孔补强的补强片，其特征在于：所述补强片为环状，所述补强片的厚度L2为2～4mm。

2、根据权利要求1所述的补强片，其特征在于：所述补强片是纤维轴向缠绕型补强片。

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