[發明專利]復合材料筒體構件局部蜂窩夾層結構的成型方法

有效

• 申請號: 201710047665.1
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN107139503B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 敖遼輝
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所（中國電子科技集團公司第十研究所）
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明提出的一種復合材料筒體構件局部蜂窩夾層結構的成型方法，簡單方便，高效，質量穩定可靠，以解決了目前復合材料筒體構件局部蜂窩夾層成型過程工藝復雜、成型質量不高等問題。本發明通過以下步驟來實現：在金屬陰模進行外蒙皮鋪層鋪覆，再激光投影定位裝置輔助鋪覆除蜂窩夾層區域的實心部分鋪層，鋪疊成復合材料筒體外蒙皮及實心部分固化前毛坯；再將厚度比蜂窩芯高度高1mm的硅橡膠軟模放入鋪疊形成的凹坑作為成型的壓力墊；再按正常的工藝進行后續的真空袋?熱壓罐成型；加熱加壓固化后取出硅橡膠軟模得到復合材料筒體外蒙皮及實心部分固化毛坯；在硅橡膠預置形成的凹坑處放置蜂窩芯，將蜂窩芯與內外蒙皮膠接一體化成型得到復合材料筒體。

技術領域

本發明涉及一種針對復合材料筒體構件局部蜂窩夾層結構的成型方法。

背景技術

在現有技術中，復合材料蜂窩夾層結構是經常采用的一種結構形式，通常由兩層或多層蒙皮(也稱為面板)之間夾以一層輕質夾芯并采用膠粘劑在一定溫度和壓力下復合成一整體的剛性結構。它能夠大幅度降低結構的重量，提高彎曲剛度，改善隔音性能、透波性能及隔熱性能等。在某些時候，在滿足強度的情況下,為了減重或透波等特殊要求，在復合材料實心構件上進行局部蜂窩夾層設計。

在復合材料成型過程中，需要施加成型壓力。成型壓力的主要目的：①克服揮發物質產生的蒸汽壓。在熱壓過程中由于溫度的升高會產生揮發物質，這些揮發物質如果沒有受到壓力的作用，將會在碳纖維復合材料或者玻璃纖維復合材料中形成大量氣泡以及微孔，這樣會導致碳纖維復合材料或者玻璃纖維復合材料質量下降。②利用壓力的作用使樹脂具有一定流動性能。能夠使預浸料層間粘接更加的緊密，并使碳纖維布或者玻璃纖維布產生壓縮。④由于壓力的存在能夠有效阻止層合板材冷卻時出現變形現象。

根據蒙皮與蜂窩夾層結構成型的步驟,蜂窩夾層結構目前常見的成型方法主要包括二次固化法和共固化法。二次固化法是指:預先完成蒙皮的固化成型,再進行整個夾層結構的固化成型。共固化法是指:蒙皮和整個夾層結構的固化成型同步進行。

共固化工藝制造蜂窩夾層結構時，由于受蜂窩芯材的限制，固化成型壓力低，存在通過蜂窩傳遞壓力時蒙皮受壓嚴重不勻的固有問題，這會直接導致固化后蒙皮內的纖維屈曲及上下蒙皮受力不均而出現大面積的孔隙密集，對預浸料層間粘接造成不利影響，使蒙皮的力學性能降低，嚴重時造成制件的報廢。特別對于局部蜂窩夾層結構的復合材料構件，由于其非蜂窩夾層結構區域為實心復合材料，由于受蜂窩芯材的限制，固化成型壓力低，與蜂窩芯材高度一致的實心復合材料成型質量極差，成型后構件孔隙率極高，故不宜采用共固化工藝制造。

局部蜂窩夾層結構的復合材料構件成型從簡化工藝、提高產品可靠性的角度來講,往往采用二次固化法。采用二次固化法保證蒙皮及實心部分成型時得到足夠的成型壓力。要保證蜂窩芯側面與實心部分較好的粘接強度，要求實心部分與蒙皮成型后截面為“﹂”，就必須在成型非蜂窩夾層區域的實心結構時設置輔助模具，否則非蜂窩夾層區域的實心結構邊緣在成型時由于成型壓力作用下變成“◣”。對于復合材料筒體構件，一般采用陰模保證外部尺寸公差和外觀光潔度，在局部蜂窩夾層部位設置金屬模具，其脫模機構和定位機構很復雜，帶來加工成本高。同時傳統的輔助工裝材料選用金屬鋁,但金屬鋁在使用過程中容易變形,與模具的敷貼性不好,成形后的制件在層壓件部位容易形成氣泡。

采用金屬模具存在脫模機構和定位機構復雜，加工成本高等缺點，成型時受熱變形可能引起蒙皮部位厚度不均勻，導致構件報廢。為了減小上述缺陷和降低成本，需要解決復合材料筒體構件局部蜂窩夾層的成型工藝技術問題。

發明內容

本發明針對上述現有技術存在的問題，提供一種簡單方便，高效，質量穩定可靠，能夠解決復合材料筒體構件局部蜂窩夾層成型質量的橡膠軟模輔助成型方法，以解決目前復合材料筒體構件局部蜂窩夾層成型模具復雜，成本高，成型質量不受控的問題。