[發(fā)明專利]一種纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的整體成型方法

有效

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• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103407174A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設計）人: 白江波;熊峻江;陳勇
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 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(fā)明提供一種纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的整體成型方法，屬于復合材料制造技術領域。

背景技術

纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件(CFRP?Lenticular?Collapsible?Tube)是由德國宇航中心（DLR）設計開發(fā)出來的一種具有形狀記憶功的結構，可以通過彈性變形折疊在很小的體積內，并依靠自身儲存的彈性能可恢復到初始的豆莢型管狀結構，主要應用于航天領域。德國宇航中心采用熱壓罐工藝先制備出兩片相同的纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件半片，然后將兩個半片通過二次膠接，最終得到豆莢型管件。目前，德國宇航中心的工藝方法已經(jīng)作為一種成熟技術被廣泛應用于纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的制造中。但該方法尚有不足之處，一方面熱壓罐工藝本身就屬于一種高成本的工藝方法，另一方面，在整個工藝過程中，由于需要引入二次膠接過程，大大增加了工藝過程的復雜性，因此，生產成本較高，且工藝過程復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的整體成型方法，以解決纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件成型工藝過程復雜、成本較高的技術問題。

本發(fā)明所采用的技術方案如下：

本發(fā)明一種纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的整體成型方法，其步驟如下：

步驟一、按照設計的鋪層方案將預浸料鋪覆在兩片相同的上陰模和下陰模上。

步驟二、預浸料鋪覆完畢后，將帶有鋪覆好預浸料的上陰模和下陰模對裝配合并鎖緊，上陰模和下陰模的水平面之間放置墊片，用于控制纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件連接邊預浸料的壓實程度，再鎖緊。

步驟三、上陰模和下陰模上裝配完畢之后，將氣囊通入兩個帶有鋪覆好預浸料的上陰模和下陰模經(jīng)裝配之后所形成的空腔之內，通過氣囊對緊貼模具的纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的中間弧段的預浸料進行加壓，壓力范圍應在0.1～0.8MPa之間。

步驟四、按照纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件所用預浸料的固化工藝規(guī)程進行升溫固化。

步驟五、固化完畢后冷卻至室溫之后打開模具，最終得到纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件。

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(shù)、鋪層角度和鋪層比例要根據(jù)需要實現(xiàn)的指標進行設計；

其中，在步驟一中所述的“上陰模和下陰模上”是指與纖維強樹脂基復合材料豆莢型管件形狀相匹配的凹形模；

其中，在步驟一中所述的“預浸料”是指使用樹脂在嚴格控制的條件下浸漬纖維布，制成樹脂與纖維布的組合體，是制造復合材料的中間材料；

其中，在步驟一中所述的“預浸料”的纖維布可以是碳纖維、玻璃纖維、Kevlar纖維、硼纖維和植物纖維中的一種，“預浸料”的樹脂可以是環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、熱塑性聚氨酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚芳醚酮和聚乙烯醇中的一種；

其中，在步驟二中所述的“連接邊”是指纖維強樹脂基復合材料豆莢型管件的水平邊，纖維強樹脂基復合材料豆莢型管件的兩個半片通過連接邊連接在一起；

其中，在步驟二中所述的“墊片”用來調整兩片陰模之間的距離，進而控制維增強樹脂基復合材料豆莢型管件連接邊預浸料的壓實程度，墊片厚度越小，模具對纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件連接預浸料邊的壓緊力越大，為保證連接邊的連接質量，該壓緊力的范圍應控制在0.1～0.8MPa之間。

其中，在步驟三中所述的“中間弧段”是指纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的中間圓弧部分。

其中，在步驟四中所述的“固化工藝規(guī)程”是指對預浸料在整個固化過程中相關工藝參數(shù)的規(guī)定，每種型號的預浸料都對應有與之相匹配的固化工藝規(guī)程

本發(fā)明一種纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的整體成型方法，有益效果是可通過充氣氣囊和模具共同加壓，并且不需要引入二次膠接過程，可一次整體成型，并且成型質量高，大大改進并簡化了工藝流程和降低了成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述方法的流程框圖。

圖2是纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的幾何構型圖。

圖3是制備纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件半片所使用的預浸料在兩個相同陰模上的鋪覆示意圖。

圖4是纖維增強樹脂基復合材料豆莢型管件的整體成型方法原理圖。

圖5是圖4的前視圖。

圖2中：1.中間弧段，2.連接邊；