[發(fā)明專利]一種防止厚蜂窩滑移塌陷的夾芯結(jié)構(gòu)成型工藝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410203759.X
• 申請(qǐng)日: 2014-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN103935050A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅靚;馬鐵林;張朔;向錦武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C70/44
• 分類號(hào): B29C70/44;B29C70/34
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料成型工藝技術(shù)領(lǐng)域，是一種防止厚蜂窩滑移塌陷的夾芯結(jié)構(gòu)成型工藝方法。

背景技術(shù)

復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)成型固化工藝可以分為分步固化工藝和整體共固化工藝。分步固化工藝是指復(fù)合材料面板(或其中一部分面板)的固化成型與面板(或其中一部分面板)和蜂窩的膠接分步進(jìn)行的成型方法。而整體共固化工藝中復(fù)合材料固化與面板和蜂窩膠接同時(shí)在一個(gè)工藝周期中完成。分步固化法由于多次膠接、固化，工藝繁瑣，各部分變形不均，易造成構(gòu)件超重、界面弱化的缺點(diǎn)。整體共固化工藝具有步驟簡潔、降低工藝成本、界面強(qiáng)度高的特點(diǎn)。厚蜂窩夾芯(蜂窩高度≥20mm)結(jié)構(gòu)在整體共固化工藝過程中，材料體系隨溫度升高會(huì)經(jīng)歷一個(gè)大成型壓力下的低粘度平臺(tái)，蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)與面板鋪層間的膠粘劑粘度較低，容易出現(xiàn)側(cè)向滑移，使蜂窩夾芯錯(cuò)位、擠壓變形；同時(shí)由于厚蜂窩夾芯的高度較高，在較大的成型壓力下易發(fā)生由蜂窩邊緣擴(kuò)展到中央的失穩(wěn)坍塌，導(dǎo)致褶皺、塌陷等缺陷，而側(cè)向滑移導(dǎo)致的蜂窩錯(cuò)位和擠壓變形則加劇了這一現(xiàn)象。兩方面的因素綜合作用導(dǎo)致厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)制件廢品率居高不下。

因此，在厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的成型工藝過程中防止發(fā)生厚蜂窩的滑移和塌陷，能有效提高成品合格率，降低制件成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有厚蜂窩夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體固化工藝過程中容易出現(xiàn)側(cè)向滑移與失穩(wěn)坍塌的現(xiàn)狀，本發(fā)明提出一種防止厚蜂窩滑移塌陷的成型工藝方法。通過采用減小蜂窩楔形角度和內(nèi)部強(qiáng)化、固定蜂窩的組合工藝方法，既減小了蜂窩在成型過程中受到的側(cè)向分力，又通過內(nèi)部提前固化來強(qiáng)化、固定蜂窩邊緣，以此來防止厚蜂窩在成型過程中易出現(xiàn)的滑移和塌陷。該方法工藝步驟簡潔、可操作性強(qiáng)，可有效提高厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)整體固化工藝制件的成品合格率，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：一種防止厚蜂窩側(cè)向滑移失穩(wěn)坍塌的復(fù)合材料組合工藝方法，包括以下步驟：

1)蜂窩楔形角依次切割為45°、35°、25°、15°，按順序測(cè)試蜂窩在成型壓力下不產(chǎn)生滑移塌陷的最大蜂窩楔形角α；

2)在工裝模具上鋪敷若干層下面板預(yù)浸料，并用膠膜將蜂窩粘在預(yù)浸料上的指定位置；

3)若α≥15°，則蜂窩楔形角切割為α；若α≯15°，則蜂窩楔形角切割為15°，并選取固化溫度低于面板預(yù)浸料基體樹脂玻璃化溫度的中溫固化體系，為避免成型過程中造成因材料差異導(dǎo)致的殘余應(yīng)力，盡量選用與面板預(yù)浸料相同的增強(qiáng)纖維布，裁剪成寬度超過楔形角斜邊30mm的預(yù)浸料帶，居中鋪敷在蜂窩四邊楔形上，蜂窩四個(gè)邊角上的預(yù)浸料應(yīng)剪裁拼接、避免搭接重疊；

4)鋪敷膠膜覆蓋在整個(gè)蜂窩區(qū)域上；

5)在膠膜和露出的下面板預(yù)浸料上依次鋪敷若干層上面板預(yù)浸料，鋪敷上面板預(yù)浸料時(shí)應(yīng)在第1層鋪設(shè)大小合適的預(yù)浸料用來填平蜂窩上表面由于加強(qiáng)四邊楔形造成的凹陷區(qū)域；

6)在蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)上平整鋪放1層有孔隔離膜和1層透氣輔助材料；

7)封裝真空袋后進(jìn)入熱壓罐一次整體固化成型。固化工藝應(yīng)在中低溫固化預(yù)浸料的固化溫度增設(shè)保溫保壓平臺(tái)，使中低溫固化預(yù)浸料固化獲得能固定和加強(qiáng)蜂窩四邊楔形所需的強(qiáng)度和剛度。

該工藝方法的優(yōu)點(diǎn)為：

1)徹底解決了厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的滑移、坍塌現(xiàn)象，能有效提高厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的成品合格率；

2)采用一次進(jìn)罐整體固化工藝成型，不需進(jìn)行分步固化和二次膠結(jié)，縮短了熱壓罐設(shè)備的占用工時(shí)，減少了手工工序，能有效降低工藝成本；

3)不需要制造額外的輔助工裝，依靠減小蜂窩邊緣楔形角度和材料內(nèi)部對(duì)蜂窩邊緣的加強(qiáng)和固定來防止工藝過程中蜂窩的滑移、起皺和坍塌。

附圖說明

圖1為采用減小楔形角度和內(nèi)部強(qiáng)化固定蜂窩的方法防止滑移塌陷示意圖；

圖中：

1.蜂窩楔形角；?????2.工裝模具；?????3.下面板預(yù)浸料；?4.膠膜；?????????5.蜂窩；

6.中溫固化預(yù)浸料；?7.上面板預(yù)浸料；?8.有孔隔離膜；???9.透氣輔助材料；?10.真空袋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

成型一件碳纖維面板/厚蜂窩夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，蜂窩高度為20mm，蜂窩長寬為800mm×800mm，上面板鋪層為2層碳纖維預(yù)浸料，下面板鋪層為4層碳纖維預(yù)浸料。其中蜂窩規(guī)格為NH-1-1-1.83-48-20，上、下面板預(yù)浸料體系均為3233/CF3011/52，膠膜牌號(hào)為J95。