[發明專利]采用多向復合材料接頭RTM模具成型復合材料接頭的方法

有效

• 申請號: 201410390107.1
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104260373A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 劉佳;張鵬飛;馬立
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠
• 主分類號: B29C70/48
• 分類號: B29C70/48
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發明涉及采用多向復合材料接頭RTM模具成型復合材料接頭的方法，屬于碳纖維增強樹脂基復合材料結構成型技術領域，應用于航天器復合材料結構產品的研制。

背景技術

樹脂傳遞模塑技術(Resin?Transfer?Molding，RTM)是典型的非熱壓罐低成本材料制備技術，其主要優點是能夠制造高精度的復雜構型零件，并保持較高的結構設計效率，如多向接頭、各類支架等。

RTM成型工藝是在壓力注入或外加真空輔助條件下，液態、具有反應活性的低黏度樹脂在閉合模具里流動并排除氣體，同時浸潤并浸漬干態纖維結構。在完成浸潤浸漬后，樹脂在模具內通過加熱引發交聯反應完成固化，得到成型的制品。RTM成型過程可以分解為包含流動、浸潤、滲透、充模等物理過程和液態樹脂轉變為固體材料的化學反應過程。

RTM成型工藝的突出優點是可以把復雜的部件作為一個零件來生產，同時實現減重并降低裝配成本。但目前復雜多向接頭上的高精度埋件安裝孔的加工，均是在完成RTM成型后采用二次機加的方式實現，這種方法存在以下不足：(1)二次機加孔位導致纖維斷裂，影響接頭強度。(2)由于埋件安裝孔多位于多向接頭相貫線處，無法采取有效工藝措施避免刀具出口位置的加工缺陷，導致孔的加工質量下降。(3)二次機加環節，增大了多向接頭產生質量問題的風險控制難度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種采用多向復合材料接頭RTM模具成型復合材料接頭的方法，解決了碳纖維增強樹脂基復合材料多向接頭及其埋件安裝孔位精確成型問題，通過模具結構設計直接成型多向接頭預制孔，無需進行二次機加，保證開孔處纖維連續，避免產生加工缺陷，從而保證產品的力學性能。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

采用多向復合材料接頭RTM模具成型復合材料接頭的方法，多向復合材料接頭RTM模具包括底座、三個預制孔芯模、三個瓣模、四個芯模和四個端蓋，其中一個端蓋上開有注膠口，另外三個端蓋上均開有出膠口，具體實現過程如下：

步驟(一)、裝配多向復合材料接頭RTM模具并檢測密封性，具體步驟如下：

將三個預制孔芯模通過開設在底座上的定位孔與底座連接，然后將三個瓣模安裝在底座上，同時三個瓣模之間也進行連接，四個芯模分別通過各自一端的定位圓柱段與四個端蓋的定位段連接，同時端蓋實現與底座及各個瓣模之間的連接，之后對裝配完成的RTM模具進行密封性檢測，若密封性滿足要求，進入步驟(二)；

步驟(二)、采用多向復合材料接頭RTM模具成型復合材料，具體步驟如下：

(1)、將四個芯模分別裝入編制好的多向接頭纖維預制體中，并在多向接頭纖維預制體上預制孔位置撥開所述芯模的安裝空間；

(2)、將裝好芯模的多向接頭纖維預制體裝入三個瓣模中，并在底座的定位孔處安裝三個預制孔芯模；

(3)、將裝入多向接頭纖維預制體的三個瓣模安裝在底座上，同時三個瓣模之間進行連接，將多向接頭纖維預制體各向多余部分纖維去除，并將四個芯模分別通過各自一端的定位圓柱段與四個端蓋的定位段連接，同時端蓋實現與底座及各個瓣模之間的連接；

(4)、將多向復合材料接頭RTM模具放入烘箱內預熱至60～80℃，并保溫2～3小時，將樹脂加熱到60～80℃后，從多向復合材料接頭RTM模具端蓋上的注膠口注入到多向復合材料接頭RTM模具內，當樹脂從端蓋的出膠口連續流出時停止注膠，并將注膠口與出膠口密封；

(5)、將多向接頭RTM成型模具放入烘箱中，在高溫環境中保溫一定時間，最后拆除多向復合材料接頭RTM模具，完成復合材料接頭的固化成型。

在上述采用多向復合材料接頭RTM模具成型復合材料接頭的方法中，三個預制孔芯模為圓柱形的實心結構，其中一個預制孔芯模通過定位孔安裝在底座底部，另外兩個預制孔芯模通過定位孔安裝在底座的側壁上。

在上述采用多向復合材料接頭RTM模具成型復合材料接頭的方法中，三個瓣模通過銷釘定位、螺釘連接安裝在底座上，三個瓣模之間通過銷釘定位、螺釘連接；端蓋通過銷釘定位、螺釘連接實現與底座及各個瓣膜之間的連接。

在上述采用多向復合材料接頭RTM模具成型復合材料接頭的方法中，三個瓣模和端蓋安裝前均需要在密封槽內安裝密封條。

在上述采用多向復合材料接頭RTM模具成型復合材料接頭的方法中，步驟(二)的(5)中多向接頭RTM成型模具放入烘箱中，在80～85℃中保溫1～1.5h，然后在150～160℃保溫2～3h。