[發(fā)明專利]一種含角型結構RTM預成型體制備方法

有效

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• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104816491B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 劉立朋;張明;安學鋒;葉宏軍
• 申請（專利權）人: 中航復合材料有限責任公司
• 主分類號: B29C70/48
• 分類號: B29C70/48;B29C70/54
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發(fā)明屬于復合材料成型技術領域，涉及一種含角型結構RTM預成型體的制備方法。

背景技術

RTM為復合材料液體成型工藝，采用干態(tài)纖維織物/樹脂材料體系，借助閉合模具在烘箱內成型，具有低成本、高精度、成型結構復雜等眾多優(yōu)點，已經在航空航天領域獲得廣泛應用。

預成型體制備是含角型結構RTM成型技術中關鍵技術之一，它可以提高RTM閉合模具成型條件下，復合材料干態(tài)纖維坯體與模具型腔配合精度，優(yōu)化閉合模具合模質量。與RTM干態(tài)纖維織物鋪貼工序一樣，預成型體亦采用層層鋪貼工藝，略有不同的是預成型體所用的干態(tài)纖維織物表面富含定型劑，定型劑具有常規(guī)熱固性樹脂的一些功能，比如熱條件下可以發(fā)生粘度演化、固化后玻璃化轉變溫度提升、彈性模量提高等。當整個預成型體鋪貼完成、加熱定型處理再回到常溫條件時，因定型劑的物理粘結作用與彈性模量提高，干態(tài)纖維織物層與層粘連為一體，預成型體的干態(tài)纖維織物回彈受到有效抑制，預成型體能最大程度地接近凈尺寸。

含角型結構的預成型體，截面為L型、C型、U型、V型、Z型、Ω型及π型復合材料制件，是預成型體制造中最煩瑣，亦是最容易出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象的結構形式。對于上述結構，為避免“架橋”現(xiàn)象產生，包含角型結構在內的預成型體均是(含定型劑)干態(tài)纖維織物逐層小心翼翼鋪貼的結果，即使如此角型結構部位成型質量仍難以獲得有效保證。

預成型體是復合材料RTM技術成型工藝的關鍵技術，當預成型體角型結構出現(xiàn)“架橋”等質量問題時，一方面因角型結構為非凈尺寸形式，合模精度有限，將在注膠工藝中引起溢膠現(xiàn)象，同時因合模間隙的存在，復合材料制件內部將會導入大量空氣，復合材料制件的內部質量亦將受到嚴重威脅。另一方面，即使強制合模阻止了溢膠現(xiàn)象產生，但預成型體因角型結構錯亂，不僅結構力學性能受到影響，而且纖維錯亂分布將可能引起樹脂在角型結構區(qū)流動紊亂，進而造成角型結構區(qū)密集空隙、貧膠等質量缺陷的存在。鑒于上述原因，開發(fā)新型含角型結構RTM預成型體制備方法就成為解決上述問題的核心所在。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的，提出一種含角型結構RTM預成型體高效率制造方法，解決含拐角結構預成型體質量低、鋪貼工藝煩瑣等難題。

本發(fā)明的技術方法是：該方法的操作步驟如下：

(1)確定含角型結構預成型體賦型工藝條件

測定所用含定型劑干態(tài)纖維織物的定型劑動態(tài)流變曲線，確定定型劑粘度最低時溫度點T；測定定型劑在溫度T條件下玻璃化轉變溫度Tg，記錄Tg達到50℃時時間點t，則含角型結構預成型體賦型工藝為T/t；

(2)含定型劑干態(tài)纖維織物平板疊層結構鋪貼

依鋪層順序，鋪貼含定型劑干態(tài)纖維織物，形成干態(tài)纖維織物平板疊層結構；

(3)一次封裝

以干態(tài)纖維織物平板疊層結構為鏡面中心，按干態(tài)纖維織物平板疊層結構-四氟布-透氣氈-超塑性真空袋順序進行組合，并采用膩子條進行真空封裝，配備真空管路，形成一次封裝體，在真空袋表面標定定位線；

(4)二次封裝

在預定型模上涂敷粘結劑，依據(jù)預定型模上的定位線和真空袋表面標定定位線，放置一次封裝體，采用超塑性真空袋將一次封裝體封裝在預定型模上，并再次配備真空管路，保證一次封裝體的真空管路在二次真空封裝體外進行抽真空處理；

(5)抽真空處理

對一次封裝體的真空管路進行抽真空處理，真空度為-0.095MPa以下；

(6)對上述封裝體和預定型模進行加熱

根據(jù)干態(tài)纖維織物平板疊層結構的預成型體賦型工藝溫度T，對封裝體和預定型模進行加熱，直到封裝體溫度達到T，并保持恒溫，開始記錄時間t₀；

(7)含角型結構預成型體賦型

自t₀時刻開始對二次封裝體的真空管路抽真空，直至一次封裝體緊緊貼合于定型模，真空度為-0.095MPa以下；

(8)恒溫處理

繼續(xù)保持恒溫狀態(tài)，直到恒溫時間達到含角型結構預成型體賦型工藝時間t后，t₁-t₀＝t，關閉加熱系統(tǒng)，保留真空系統(tǒng)，冷卻至室溫；

(9)脫模處理

關閉真空系統(tǒng)，脫模，處理毛邊，得到含角型結構預成型體。

所述的含角型結構RTM預成型體截面為L型、C型、U型、V型、L型、Z型、Ω型或者π型。

所述的含定型劑干態(tài)纖維織物所用纖維為長連續(xù)纖維，含定型劑干態(tài)纖維織物形式包括單向纖維織物或平紋織物或緞紋織物或斜紋織物或無屈曲織物。