[發明專利]一種復合材料雙袋熱隔膜預成型方法

有效

• 申請號: 201610601302.3
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN106142587B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 辛朝波;王棟
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司北京民用飛機技術研究中心;中國商用飛機有限責任公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/44;B29C70/54
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發明主要屬于復合材料預成型技術領域，具體涉及一種復合材料雙袋熱隔膜預成型方法。

背景技術

傳統的手工鋪疊預浸料/熱壓罐工藝主要采用手工方式鋪疊與制件結構一致的預浸料鋪層，然后采用熱壓罐固化。隨著復合材料在飛機結構的大量應用及其構件日趨大型化、復雜化，手工鋪疊工藝生產效率低、成型質量不穩定等問題愈加突出，因此，復合材料制件的自動鋪疊技術迅速發展。為了進一步提高生產效率，保證預成型質量，熱隔膜成型工藝應運而生。該工藝利用真空負壓將預熱到預成型溫度的平面預浸料鋪層壓制成復雜形狀的預成型體，其生產速度快、成型質量高。

目前，在熱隔膜成型工藝中，主要采用單隔膜或雙隔膜兩種方式進行預成型。單隔膜預成型工藝是指利用一層隔膜覆蓋預浸料鋪層進行預成型；雙隔膜預成型工藝是指利用兩層隔膜封裝預浸料鋪層進行預成型。在目前的熱隔膜成型工藝中，將手工鋪疊或自動鋪帶工藝鋪疊的平面預浸料鋪層置于單層隔膜下或雙層隔膜間，并整體轉移到熱隔膜預成型設備上，以制備獲得L形、C形及Ω形復合材料預成型制品。

復合材料預成型工藝的核心就是預浸料鋪層層間滑移。促進預浸料鋪層層間滑移是有效控制纖維屈曲及褶皺等缺陷的關鍵，進而保證預成型質量。無論采用單隔膜預成型工藝，還是雙隔膜預成型工藝，預浸料鋪層將不可避免地受到面外法向壓力，該壓力將增加預浸料鋪層層間摩擦力，不利于層間滑移，存在出現纖維屈曲及褶皺等缺陷的風險。對于雙隔膜預成型工藝，為了最大程度減少法向壓力，需要在整個工藝過程控制雙隔膜間的壓力，這無形中增加工藝的繁瑣程度。

發明內容

針對上述問題，本發明公開一種復合材料雙袋熱隔膜預成型方法，所述方法能夠將預浸料鋪層面外法向壓力降低為零，有效促進纖維鋪層層間滑移，避免纖維屈曲及褶皺等缺陷，并且有效簡化雙隔膜預成型工藝控制流程，同時不需要對現有預成型設備進行特殊改造。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種復合材料雙袋熱隔膜預成型方法，所述方法首先將預浸料鋪層封裝于由內隔膜袋和外隔膜袋組成的雙隔膜袋中，然后將含有預浸料鋪層的雙隔膜袋安裝在預成型設備上，進行雙袋熱隔膜預成型，在所述雙袋熱隔膜預成型過程中，通過控制內隔膜袋內與外隔膜袋內的壓力，使預浸料鋪層面外法向壓力降低為零，利用預成型設備完成預浸料鋪層預成型，制備獲得復合材料預成型制品。

進一步地，所述內隔膜袋通過一內隔膜袋導氣管實現連通真空源或大氣環境，所述內隔膜袋導氣管上設置一閥門，通過關閉所述閥門能夠實現內隔膜袋與真空源或大氣環境的隔絕。

進一步地，通過封裝將預浸料鋪層置于由內隔膜袋和外隔膜袋組成的雙袋中，具體包括以下步驟：

(1)封裝制備內隔膜袋：預浸料鋪疊結束后，將預浸料鋪層放置于一層隔膜上，預浸料鋪層四周均勻放置透氣氈，然后利用一層隔膜覆蓋預浸料鋪層，利用密封膩子封裝成內隔膜袋；

(2)內隔膜袋導氣管的設置：設置一內隔膜袋導氣管穿過內隔膜袋一側的隔膜，并確保內隔膜袋與內隔膜袋導氣管的管壁之間密封；

(3)外隔膜袋的設置：將內隔膜袋置于外隔膜袋中，所述內隔膜袋導氣管穿過外隔膜袋一側的隔膜，并確保外隔膜袋與內隔膜袋導氣管的管壁之間密封。

進一步地，在所述雙袋熱隔膜預成型過程中，控制內隔膜袋內與外隔膜袋內的壓力，所述雙袋熱隔膜預成型具體包括以下步驟：

(1)將外隔膜袋通過預成型設備框架密封，并安裝在所述預成型設備上；

(2)開啟內隔膜袋導氣管上的閥門，使內隔膜袋導氣管連通真空源，將內隔膜袋的袋內空氣完全排出，形成真空；然后將框架上設置的框架導氣管連通真空源，將外隔膜袋的袋內空氣完全排出，形成真空；以使內隔膜袋和外隔膜袋均達到壓縮狀態；

(3)斷開與內隔膜袋導氣管連通的真空源，并保持內隔膜袋導氣管上的閥門開啟，使內隔膜袋的袋內與大氣環境連通，以使內隔膜袋袋內的壓力與大氣壓相等，進而控制預浸料鋪層的面外法向壓力為零；然后，關閉內隔膜袋導氣管上的閥門，避免預浸料鋪層預成型過程空氣經閥門進入內隔膜袋；

(4)將預成型模具預熱，同時預熱預浸料鋪層，當預浸料鋪層達到預成型溫度后，將預成型設備導氣管與真空源連通，通過預成型設備控制氣體流量，隨著外隔膜袋下方的預成型設備內部的空氣逐漸排出，預浸料鋪層逐漸在預成型模具上隨形，待預成型設備空氣完全排出，達到真空狀態，預浸料鋪層及雙隔膜袋完全貼合預成型模具，預浸料鋪層完成預成型；

(5)預浸料鋪層冷卻至可操作溫度后，取出在預成型模具隨形的復合材料預成型制品。