[發明專利]一種預浸漬復合材料異型皺褶芯材的熱壓成形工藝

在審

• 申請號: 201410582503.4
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104476759A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 趙丹陽;李玉杰;郭純方;王海瑞;王敏杰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B29C51/00
• 分類號: B29C51/00;B29C51/26;B29C33/38
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術領域

本發明屬于皺褶芯材成形技術領域，涉及到一種預浸漬復合材料異型皺褶芯材的熱壓成形工藝。

背景技術

皺褶芯材具有隔音、隔震、低密度、高強度等特點，現已被廣泛應用于航空和民用領域。典型的皺褶芯材有蜂窩芯材、泡沫芯材、矩形芯材、圓形芯材、異型皺褶芯材等。目前，蜂窩芯材由于比剛度大、強度高的特點，已經被廣泛應用于制作飛機的翼面和整流罩。然而當飛機高空飛行時，冷凝水會在封閉的蜂窩芯材中緩慢積聚，導致機身質量增加以及結構性能降低。異型皺褶型材是指由一個平面沿一定折線折疊形成的三維結構，較常見的異型皺褶型材有V型芯材、M型芯材、U型芯材，他們均具有良好的通氣性、加工連續性，具有很大的應用前景。

目前異型皺褶芯材的尚處于研究階段，其成形方法與成形材料多種多樣。其中針對復合材料異型皺褶芯材的加工方法有依靠模具的展開和折疊成形復合材料異型皺褶芯材，其模具是可動的，模具各個單元由圓柱鉸鏈或者彈性板連接，雖然這種成形方法簡單，但模具可動范圍有限，模具設計制造復雜；用于制造異型皺褶芯材的復合材料包括碳纖維復合材料、玻璃纖維復合材料、芳綸纖維復合材料。復合材料異型皺褶芯材比傳統材料相比，具有如下優點：(1)發揮復合效應的優越性，復合材料異型皺褶芯材是由各組分材料經過復合工藝形成的，但它的性能并不是簡單幾種材料性能相加，而是按復合效應形成新的性能；(2)重量輕，剛性大；(3)復合材料的減振性好、不易損壞失效。目前預浸漬復合材料異型皺褶型材的成形方法都具有一定局限性，如果能找到一種?簡單可行、效率高、成本低的成形工藝方法，其應用前景將非常很大。

發明內容

本發明的目的是提出一種簡單可行的預浸漬復合材料異型皺褶芯材制造工藝，在保證預浸漬復合材料異型皺褶芯材的連續性和強度要求的同時，降低投資，減少生產成本。

異型皺褶芯材的幾何形式多種多樣，其中最基本的幾何形式是之字型和V型皺褶芯材，它們均具有凸折線和凹折線。我們將異型皺褶芯材凸折線稱為脊，凹折線稱為谷，而設計異型皺褶型材模具不允許尖角，需要對脊和谷進行倒角，與此同時，由于成形塑料片材時，塑料片材不容易填充模具上的谷，因此在谷中設計抽氣孔保證成形質量，抽氣孔的數量按照吸塑模具設計手冊設計。

本發明提供了一種預浸漬復合材料異型皺褶芯材的熱壓成形工藝，具體步驟如下：

(1)預浸漬復合材料異型皺褶芯材模具制造

根據異型皺褶芯材的結構設計異型皺褶芯材的模具，采用數控加工中心加工出異型皺褶芯材模具。在成形過程中，異型皺褶芯材模具需要承受很大壓力，因此可以考慮使用熱處理提高它的力學性能。采用金屬為異型皺褶芯材模具的材料。

(2)按照橡膠、預浸漬復合材料、異型皺褶芯材模具從上到下的順序將其置于熱壓機的壓板上，利用緊扣件對異型皺褶芯材模具進行固定，防止擠壓過程中模具移動。橡膠的厚度大于異型皺褶芯材的谷和脊的高度差。

(3)加熱預浸漬復合材料

根據預浸漬復合材料的固化曲線確定出預浸漬復合材料的固化溫度。控制熱壓機壓板和頂板溫度為預浸漬復合材料的固化溫度，壓板和頂板通過熱傳導?使橡膠、預浸漬復合材料、異型皺褶芯材模具均升溫至預浸漬復合材料的固化溫度，保溫不少于5分鐘。

(4)施加壓力

通過熱壓機壓板上升給橡膠、預浸漬復合材料和異型皺褶芯材模具三者施加合適壓力，壓力大小需根據橡膠硬度和預浸漬復合材料的延展性來確定，一般宜選用硬度低的橡膠和延展性好的預浸漬復合材料作為原材料。

(5)保溫保壓固化?

根據使用的預浸漬復合材料的固化曲線，持續步驟(3)中的固化溫度和步驟(4)中的壓力1h-10h，待預浸漬復合材料固化完成，取出預浸漬復合材料，得到所需的預浸漬復合材料異型皺褶芯材。

本發明的有益效果是：(1)利用橡膠的高彈性，代替熱壓成形的上模，突破了傳統熱壓成形需要陰模和陽模才能成形構件的限制；(2)由于橡膠具有高彈性，在合適壓力下將預浸漬復合材料壓入模具型腔，簡化了模具結構，工藝成本低，制造方法簡單可行。本發明的主要特點是通過熱壓成形，簡單有效的成形預浸漬復合材料異型皺褶芯材。將橡膠、預浸漬復合材料、模具置于熱壓機壓板上，其中橡膠的作用是作為一種可變形的軟模具，將復合材料擠壓入模具型腔中。

附圖說明

附圖是本發明預浸漬復合材料異型皺褶芯材的熱壓成形工藝的流程圖。

具體實施方式

以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施例。