[發明專利]一種纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的整體成型方法

有效

• 申請號: 201310325680.X
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103407056A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 熊峻江;云新堯;付裕;白江波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B29C45/14
• 分類號: B29C45/14;B29B11/14;B29L31/30
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明提供一種纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的整體成型方法，屬于復合材料制造技術領域。

背景技術

Π型接頭和工字梁是飛機中的常用結構，傳遞并承擔飛機起飛、巡航和著陸過程中機翼及機身傳來的各種載荷。與金屬材料相比，采用纖維增強樹脂基復合材料制成的工字梁、Π型接頭重量更小，因而在飛機結構設計中得到了越來越多的青睞和應用。為了進一步減小結構重量，需要對這些構件進行整體化工藝設計。傳統的熱壓罐法雖然能夠實現結構的整體成型，但因其加工成本過高而在實際應用中受到了限制。樹脂傳遞模塑成型工藝(RTM)作為一種低成本的液態整體成型方法，比較適合于纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的工業化生產。用RTM方法制備纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁，傳統的方法需要分別準備相應的模具，單獨進行制備，因此，生產效率比較太低，而且增加了成本，需要對傳統的用于制備纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的RTM方法進行改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的整體成型方法，以解決纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的傳統成型方法生產效率較低且成本高的技術問題。

本發明所采用的技術方案如下：

本發明一種纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的整體成型方法，其步驟如下：

步驟一、按照設計的鋪層方案鋪覆纖維布，纖維布的層與層之間采用定型劑進行定型，制備母體結構的纖維預成型體。

步驟二、將制備好的母體結構的纖維預成型體放入模具內，然后定位合模。

步驟三、抽真空，當真空度達到要求-0.1時，開始將模具內注入樹脂填充母體結構的纖維預成型體的間隙，待樹脂填充滿母體結構的纖維預成型體的間隙之后，按照樹脂的固化工藝規程進行升溫固化。

步驟四、固化完畢后，將模具冷卻至室溫，之后打開模具，取出已經固化成型的母體結構。

步驟五、將母體結構進行機械加工分解，最終得到纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁。

其中，在步驟一中所述的“設計的鋪層方案”通常是均衡對稱的鋪層方案，具體的鋪層層數、鋪層角度和鋪層比例要根據需要實現的指標進行設計；在步驟一中所述的“定型劑”是一種高分子材料，需要與用于制備纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的樹脂有好的相容性，通過在纖維布層間施加少量的定型劑可起到定型作用，使母體結構的纖維預成型體具有一定的整體性；在步驟一中所述的“母體結構”是一種復合材料盒型結構，將母體結構進行機械加工分解能夠得到纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁。

其中，在步驟三中所述的“固化工藝規程”是指對樹脂在整個固化過程中相關工藝參數的規定，每種型號的樹脂都對應有與之相匹配的固化工藝規程。在步驟三中所述的“樹脂”可以是環氧樹脂、聚酰亞胺、熱塑性聚氨酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚芳醚酮或聚乙烯醇中的一種。對于RTM整體成型工藝，向模具內注入樹脂的壓力控制在0.5MPa以上。

其中，在步驟五中所述的“機械加工分解”是指對母體結構15進行縱向和橫向切割。

本發明一種纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的整體成型方法，其有益效果是可通過一套模具同時實現纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁的RTM整體成型，提高了生產效率，并降低了生產成本。

附圖說明

圖1是本發明所述方法的流程框圖。

圖2是母體結構橫截面構型示意圖。

圖3是制備母體結構所使用的模具及型芯示意圖。

圖4是制得的母體結構和切割得到的纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭和工字梁。

圖2中：1.左C形梁，2.上蒙皮，3.右C形梁，4.下蒙皮，5.內部矩形盒梁，6.三角區

圖3中：7.上模，8.左C形型芯，9.下模，10.右C形型芯，11.密封條，12.中央型芯，13.左端蓋，14.右端蓋。

圖4中：15.母體結構，16.纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭，17.纖維增強樹脂基復合材料工字梁。

具體實施方式

下面結合附圖和實施實例對本發明做出進一步的說明。

本發明的流程圖如圖1所示，先制備母體結構15的纖維預成型體，然后將制備好的母體結構15的纖維預成型體放入模具并定位合模，之后抽真空、注樹脂并升溫固化，固化完畢后，開模取出已經固化成型的母體結構15，最后將母體結構15進行機械加工分解，得到纖維增強樹脂基復合材料Π型接頭16和纖維增強樹脂基復合材料工字梁17。