[發明專利]一種共固化的變曲率復合材料加筋壁板成型工藝方法

有效

• 申請號: 201710499864.6
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107199714B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 崔海超;翟全勝;陳蔚;葉宏軍
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司基礎技術研究院
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C33/38
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

本發明屬于復合材料制造技術領域，涉及一種共固化的變曲率復合材料加筋壁板成型工藝方法。它包含下列步驟：柔性長桁芯模制備、復合材料壁板蒙皮及長桁鋪貼、長桁坯體與蒙皮的組裝、封裝固化成型。本發明利用柔性長桁芯模作為成型芯模，結合了橡膠的柔韌性及纖維復合材料的剛性、低密度等特點，采用復合材料柔性長桁芯模替代金屬芯模，并將柔性長桁芯模成型為連續結構，通過調整柔性長桁芯模中的橡膠比例控制芯模剛性，復合材料零件的長桁坯體鋪貼在鋪貼模具上完成，然后轉移至柔性長桁模具上，通過長桁定位卡板將長桁定位在蒙皮坯體上，并采用共固化的工藝方法制造具有變曲率結構的加筋壁板，在操作時易與工藝件貼合，不受曲率外形的影響。

技術領域

本發明屬于復合材料制造技術領域，涉及一種共固化的變曲率復合材料加筋壁板成型工藝方法。

背景技術

復合材料更多的被應用于各種復雜的加筋壁板結構，變曲率加筋壁板作為其中成型難度較高的結構，具有曲率變化大，模具制造及工藝成型復雜等特點。傳統的加筋壁板結構成型工藝方式是膠接固化，使蒙皮或長桁首先固化，而后與另外未固化的一部分再次膠接固化，這種固化方法易引起零件整體內應力局部集中，導致變形等問題，而多次固化必然導致能耗成本的增加。另外，長桁芯模一般選用金屬材料，而對于變曲率結構長桁，因長桁的外形曲率變化較大，金屬芯模在機加工時會產生大的變形，校正難度及成本較高，一般將金屬芯模分段，減少加工變形，同時也減少芯模較大的維修維護成本，在成型縱向小曲率結構復合材料長桁時具有較好的可操作性，但是在成型大型變曲率結構加筋壁板時卻操作困難，并難以保證復合材料內部質量，并且傳統的長桁卡板定位方法不具備可調整的功能。傳統工藝方法的劣勢主要表現為：1)使用的金屬長桁芯模密度高，單根模具重量較大，不易搬運組裝；2)低成本的普通金屬長桁芯模與復合材料熱膨脹系數存在較大差異，零件固化后易變形，而選用低熱膨脹系數金屬，則成本較高；3)金屬長桁芯模使用后易變形，需重新校正，校正成本較高；4)當涉及金屬芯模-金屬芯模匹配成型復合材料T形長桁時，兩根金屬模具相互配合困難，容易產生無法貼合的現象，影響復合材料長桁零件內部質量；5)卡板變形會影響定位精度，而修正變形，則需要高昂成本。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種共固化的變曲率復合材料加筋壁板成型工藝方法，該方法具有低成本、高效率、操作簡便、后期維護成本低的特點，并且長桁模具具有良好的相互匹配性，無需考慮匹配間隙問題，更能保證復合材料長桁之間及長桁與蒙皮的內部質量。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

該方法包括以下步驟：

a.柔性長桁芯模的制備，按照設計的長桁形狀，將柔性長桁芯模在陰模模具中固化成型，長桁柔性芯模由預浸料層及橡膠層組成，將預浸料層及橡膠層按照[橡膠層/預浸料層/橡膠層]的順序鋪放到模具中，預浸料層厚度為0.5mm～3mm，貼陰模模具側的橡膠層厚度為0.3mm～1mm，非貼模具側的橡膠為填充結構，填充橡膠至陰模模具的上表面；用真空袋密封后升溫并加壓固化，固化溫度為：175℃～250℃，固化壓力范圍為0.3MPa～1.2MPa，固化時間為90min～180min，固化完成后，從模具內取出；

b.復合材料壁板蒙皮及長桁鋪貼，按照設計要求，在壁板模胎上按照鋪層序列鋪貼蒙皮預浸料鋪層，并在長桁鋪貼模具上鋪貼預浸料鋪層，制備成長桁坯體；

c.長桁坯體與蒙皮的組裝，在柔性長桁芯模的貼零件側放置聚四氟乙烯隔離膜，將長桁坯體從長桁鋪貼模具上取下，放置在對應的柔性長桁芯模上，按照壁板模胎的長桁定位卡板，將柔性長桁芯模連同長桁坯體定位在鋪貼完成的蒙皮上，長桁坯體與蒙皮貼合；

d.在組裝完成的坯體上依次放置聚四氟乙烯隔離膜、透氣氈輔助材料，并用真空袋密封，放入烘箱或熱壓罐中共固化成型；

e.脫模，固化完成后，將零件表面覆蓋的輔助材料取下，然后將柔性長桁芯模從復合材料壁板長桁中脫模，得到復合材料加筋壁板。