CN213321823U - 一种适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构，包括表层预浸料层、底层预浸料层、芯层以及发泡腻子；所述表层预浸料层和所述底层预浸料层分别由至少一层预浸料堆叠而成；所述底层预浸料层的周向边缘向上弯折至所述表层预浸料层的下端面，并与所述芯层的侧端面共同围成空腔；所述发泡腻子填充在所述空腔内。该复合材料结构，通过发泡腻子来填充由表层预浸料层、底层预浸料层以及芯层围成的空腔，并且发泡腻子在成型过程中的膨胀压力促进底层预浸料层弯折边缘区域紧密贴合成型模具模腔壁，解决了现有技术中适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料所存在的局部屈曲、树脂含量低、端面表现质量差的问题。

Description

一种适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构

技术领域

本申请涉及复合材料制造技术领域，尤其涉及一种适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构。

背景技术

模压工艺广泛应用于纤维复合材料的成型，相对于热压罐工艺，模压工艺成本低、效率高、质量可控。对于连续纤维复合材料的模压成型，复合材料产品通常都预留工艺余量，成型后采用机械加工进行切边处理。工艺余量导致原材料损耗大，进而产品成本进一步增加。为了降低原材料损耗，控制产品成本，模压工艺净尺寸成型逐渐在行业内广泛应用。净尺寸成型工艺中，模压工艺的模具内腔尺寸与最终产品尺寸一致，预浸料按内腔尺寸进行裁切后，放入模具内腔，压机合模，在压力及温度的作用下完成复合材料产品模压成型。成型后的复合材料产品无需进行切边处理。

由于预浸料裁切存在偏差，导致其尺寸不能100％匹配模具内腔的尺寸。如果预浸料尺寸大于模具内腔尺寸，将预浸料放入模具内腔过程中，预浸料边缘的纤维与内腔壁发生挤压产生屈曲，成型后产品性能受到影响；如果预浸料尺寸小于模具内腔尺寸，预浸料边界与内腔壁存在间隙，在模压过程中，预浸料中的树脂会流动填充该间隙，导致复合材料边缘树脂含量低。另外，对于厚度较大的复合材料结构，由于树脂无法完全填充间隙，导致成型后复合材料产品端面表观质量差，需要进行修补处理，增加了生产成本。

对于蜂窝、泡沫或者巴沙木夹芯结构，预浸料铺覆在蜂窝、泡沫或者巴沙木上下表面后，在蜂窝、泡沫或者巴沙木边缘进行折弯并铺覆在其端面。模压工艺中，压机压力仅施加于水平面垂直方向上，不能施加垂直于夹芯结构端面的压力，即使由于构型设计优化原因能施加一定的压力，但是其压力也很小，难以保证端面的预浸料压实，外加整个复合材料坯料尺寸与模具内腔尺寸存在一定差异，纤维屈曲及树脂流动等多种原因，导致复合材料产品端面质量差，难以达到净尺寸成型的目的。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构。

本申请提供一种适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构，包括表层预浸料层、底层预浸料层、芯层以及发泡腻子；所述表层预浸料层和所述底层预浸料层分别由至少一层预浸料堆叠而成；所述底层预浸料层的周向边缘向上弯折至所述表层预浸料层的下端面，并与所述芯层的侧端面共同围成空腔；所述发泡腻子填充在所述空腔内。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述芯层为预浸料或夹芯材料；所述夹芯材料为蜂窝、泡沫或巴沙木。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述芯层的侧端面与所述底层预浸料层的弯折边缘的距离为2-4mm。

与现有技术相比，本申请的有益效果：该复合材料结构，通过发泡腻子来填充由表层预浸料层、底层预浸料层以及芯层围成的空腔，并且发泡腻子在成型过程中的膨胀压力促进底层预浸料层弯折边缘区域紧密贴合成型模具模腔壁，解决了现有技术中适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料所存在的局部屈曲、树脂含量低、端面表现质量差的问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构的结构示意图。

图中所述文字标注表示为：

1、表层预浸料层；2、底层预浸料层；3、芯层；4、发泡腻子。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

本实施例提供一种适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构，包括表层预浸料层1、底层预浸料层2、芯层3以及发泡腻子4；所述表层预浸料层1和所述底层预浸料层2分别由至少一层预浸料堆叠而成；所述底层预浸料层2的周向边缘向上弯折至所述表层预浸料层1的下端面，并与所述芯层3的侧端面共同围成空腔；所述发泡腻子4填充在所述空腔内。所述发泡腻子4基体的分子结构与预浸料的树脂体系兼容，并能固化发生交联。

优选的，所述芯层3为预浸料或夹芯材料；所述夹芯材料为蜂窝、泡沫或巴沙木。

优选的，所述芯层3的侧端面与所述底层预浸料层2的弯折边缘的距离为2-4mm。

该适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构的成型过程包括：

(1)将底层预浸料层铺覆在模压工艺成型模具的模腔底面，底层预浸料层的尺寸大于成型模具模腔底面的尺寸，将底层预浸料层的边缘向上弯折，弯折后的高度为复合材料结构的厚度。

(2)将芯层铺设在底层预浸料层上，芯层的尺寸小于成型模具模腔的尺寸，其边缘距离底层预浸料层弯折边缘的距离2-4mm。

(3)向所述芯层的侧端面与所述底层预浸料层弯折边缘形成的空隙处填充发泡腻子，发泡腻子的填充量大于70％，发泡腻子的自由状态下膨胀率为3-5倍，发泡腻子基材及预浸料树脂体系相匹配，固化过程两者能发生交联固化。

(4)铺设表层预浸料层，表层预浸料层的尺寸与成型模具模腔的尺寸相当，能够完全覆盖底层预浸料层、芯层以及发泡腻子。

(5)成型模具合模，启动固化工序，在固化过程中，温度升高，预浸料树脂自身发生交联固化，发泡腻子发生化学反应，发泡膨胀，更加密实地填充表层预浸料层、底层预浸料层以及芯层围成的空隙，其膨胀压力促进底层预浸料层弯折边缘区域紧密贴合成型模具模腔壁，提高复合材料结构产品边缘成型质量。

(6)脱模及后处理：固化成型后，复合材料结构产品脱模。由于采用净尺寸成型，无需进行机械加工切边。

本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (3)

1.一种适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构，其特征在于，包括表层预浸料层(1)、底层预浸料层(2)、芯层(3)以及发泡腻子(4)；所述表层预浸料层(1)和所述底层预浸料层(2)分别由至少一层预浸料堆叠而成；所述底层预浸料层(2)的周向边缘向上弯折至所述表层预浸料层(1)的下端面，并与所述芯层(3)的侧端面共同围成空腔；所述发泡腻子(4)填充在所述空腔内。

2.根据权利要求1所述的适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构，其特征在于，所述芯层(3)为预浸料或夹芯材料；所述夹芯材料为蜂窝、泡沫或巴沙木。

3.根据权利要求1所述的适用于模压工艺净尺寸成型的复合材料结构，其特征在于，所述芯层(3)的侧端面与所述底层预浸料层(2)的弯折边缘的距离为2-4mm。

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