[發明專利]一種復合材料空心結構件固化成型方法

無效

• 申請號: 201310232991.1
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103273604A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 蒲永偉;宋揚;王一寒
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業（集團）有限公司
• 主分類號: B29C43/36
• 分類號: B29C43/36;B29C43/56;B29C43/52;B29C33/10;B29C70/34;B29C70/70
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

技術領域

本發明涉及一種飛機領域用復合材料空心結構件的固化成型方法。

背景技術

復合材料空心結構件的低成本成型技術中，構件的成型主要依靠芯模對復合材料坯體施壓，并使之固化。現有技術中廣泛應用的方法是采用實心橡膠為芯模進行加工。具體方法為：以金屬殼體為陰模，復合材料制件在金屬陰模和實心橡膠芯模之間固化成型。受熱時芯模體積膨脹，從而對制件產生壓力，使復合材料在一定的溫度和壓力下固化成型。該方法芯模傳遞壓力均勻，制件內壁光滑美觀，但是由于實心橡膠芯模體積與制件空腔體積相近，填充度高，與制件結合緊密，導致制件脫模時芯模難以取出，需要采用強制措施脫模，容易導致芯模的損壞，降低了芯模的使用次數，而且空心結構件內部容易出現氣泡、空隙和端頭根部富樹脂等現象，這種情況在制作大體積多曲率的復雜制件時尤為常見。

而目前航空用復合材料的發展趨勢之一就是制件大型化，整體化，從而減少零部件數量，提高產品整體性能，這也導致多曲面大尺寸的復合材料空心結構件大量出現，所以采用實心橡膠為芯模進行固化成型的加工工藝越來越難以滿足實際生產需求。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供一種復合材料空心結構件固化成型方法。采用本發明的方法，可有效傳遞壓力，保證制件內壁性能，脫模容易，可重復使用，芯模端口與制件高度符合，端口成型效果好。

本發明采用的技術方案是：一種復合材料空心結構件固化成型方法，步驟如下：

1）空心結構件預成型：按設計要求，用復合材料將空心結構件各部分鋪疊成形，鋪疊后預壓實；

2）橡膠軟模的制備：將橡膠軟模制成中部為空心，橡膠軟模的長度與空心結構件的長度相同；

3）筒形真空袋的制備：筒形真空袋的橫截面積等于或略大于橡膠軟模空心的橫截面積，長度超出空心結構件的長度100-200mm；

4）芯模的制備：將做好的筒形真空袋放置于橡膠軟模的空心中，在橡膠軟模和筒形真空袋之間放置一層無孔膜做隔離層，在無孔膜和筒形真空袋之間放一條長吸膠紙做導氣材料，制成芯模；

5）固化成型：將制作好的芯模置于預成型的空心結構件的型腔中，組合完成后，用工裝和輔助工裝將空心結構件固定，然后采用熱壓罐-真空袋法進行封裝，封裝時，要將橡膠軟模內部的筒形真空袋與熱壓罐內部聯通，在設定的溫度和壓力下加熱、加壓進行固化成型。

本發明的有益效果是：本發明的方法適用性強，適用于幾乎所有的復合材料空心結構件的成型工藝，本發明的方法不僅能保證空心結構件的幾何外形及內部質量的精準制造，而且由于真空袋的使用大大延長了橡膠軟模的使用壽命，由于工藝方法工序簡單，操作簡單，只需要進一次熱壓罐，降低了由于中間工序繁多而導致空心結構件報廢的可能性，節省了大量的能源和人力物力，提高效率3倍。與現有技術相比，使用本發明徹底解決了橡膠軟模容易損壞，壽命短的缺陷，大幅提高了橡膠軟模的使用壽命，降低了生產成本。采用本發明的方法，徹底改善了因空心結構件成型軟模形式而導致的制件氣泡、空隙密集等質量問題，大大增加了空心結構件的內部質量。采用本發明的方法，能夠從根本上解決因結構件成型軟模形式而導致的制件端頭處富樹脂等質量問題。本發明的方法廣泛適用于航空、航天等裝備制造行業，適用于幾乎所有形式的空心制件的成型，尤其適用于曲率較大的封閉形式的制件成型。

附圖說明

圖1是一種復合材料空心結構件的結構示意圖。

圖2是本發明芯模的結構示意圖。

圖3是本發明固化成型示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種復合材料空心結構件，由蒙皮2、止裂層3和長桁8構成，止裂層3與蒙皮2連接，止裂層3和長桁8之間形成型腔10。

上述的復合材料空心結構件固化成型方法如下：

1）空心結構件預成型：將蒙皮2、止裂層3和長桁8按設計要求，用復合材料鋪疊成形，鋪疊后預壓實；

2）橡膠軟模的制備：將橡膠軟模7制成中部為空心，橡膠軟模7的長度與空心結構件的長度相同；

3）筒形真空袋的制備：筒形真空袋4的橫截面積等于或略大于橡膠軟模7空心的橫截面積，長度超出空心結構件的長度100-200mm；

4）芯模的制備：如圖2所示，將做好的筒形真空袋4放置于橡膠軟模7的空心中，在橡膠軟模7和筒形真空袋4之間放置一層無孔膜6做隔離層，在無孔膜6和筒形真空袋4之間放一條長吸膠紙5做導氣材料，制成芯模；

5）固化成型：如圖3所示，將上述制作好的芯模置于預成型的空心結構件的止裂層3和長桁8之間形成型腔10中，然后置于蒙皮2上，組合完成后，用工裝1和輔助工裝9將空心結構件固定，然后采用熱壓罐-真空袋法進行封裝，封裝時，要將橡膠軟模內部的筒形真空袋4與熱壓罐內部聯通，在設定的溫度和壓力下加熱、加壓進行固化成型。