[發明專利]氣體膨脹成型方法

有效

• 申請號: 201810481792.7
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108773090B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 畢向軍;許亞洪;方旭東;王紅麗;鄧延
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: B29C70/44
• 分類號: B29C70/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種氣體膨脹成型方法，包括：根據產品形狀在模具的模腔內設置推板，推板將模腔分為包括第一腔體和第二腔體，第一腔體上設有開口；在模具內設置原材料；制備膨脹材料流體，通過將包括反應物、硬化組分和水的原料混合得到；將膨脹材料流體快速灌注到第一腔體中并充滿，密封第一腔體的開口以形成封閉的第一腔體，通過膨脹材料流體中的反應物進行化學反應產生氣體使得硬化組分與水反應生成的基體膨脹進而推動推板對原材料施加壓力并成型，且成型結束后，膨脹材料流體形成可破壞芯模；打開第一腔體，破壞芯模，然后脫模。該方法解決現有技術中采用橡膠模具制備產品時不利于降低復合材料的制造成本以及采用溶芯模具時應用條件和環境受限問題。

技術領域

本發明涉及復合材料制造技術領域，尤其涉及一種氣體膨脹成型方法，用于復合材料的制造。

背景技術

纖維增強熱固性復合材料是一種航天航空領域常用的材料，用量多少已經成為衡量是否設計制造先進、是否具有高技術含量及全系統是否具有優勢的一個標準，已成為設計師爭相采用的先進材料之一。然而，隨著結構輕量化、低成本化的進程，要求設計師把各個部件集成或整體一次成型，以降低緊固件、膠接件的用量及縮短后續的加工工序和裝配工序，這致使復合材料構件的結構更復雜、技術要求更高、制造難度更大。

在諸多結構件中，有一類是半封閉腔體結構，屬于樹脂基復合材料難以制備的結構。通常情況下，使用的工藝是橡膠?；蛉苄灸］o助成型，其中：

1)采用橡膠模具：橡膠模具作為芯材料，是一種常用的方法，其基本流程是將橡膠澆注到專有模具內硫化成一橡膠模芯，在橡膠模具上鋪放預浸料，而后隨著溫度的升高，橡膠膨脹后給預制件一個成型壓力。該方法需要專門的模具和專有的步驟成型橡膠模具，不利于降低復合材料的制造成本。

2)采用溶芯模具：溶芯模具是將可溶性材料成型坯料，而后將坯料機械加工成預想的形狀，再用作芯材鋪放預制件。然而該芯材不能實現膨脹功能，僅起到一個維形、易脫模的作用，不能實現側向加壓的功能，應用條件和環境受到限制。

發明內容

本發明提供了一種氣體膨脹成型方法，能夠解決現有技術中采用橡膠模具制備產品時不利于降低復合材料的制造成本以及采用溶芯模具時應用條件和環境受限等技術問題。

本發明技術解決方案：

本發明提供一種氣體膨脹成型方法，通過以下步驟實現：

根據產品形狀在模具的模腔內設置推板，其中，推板將所述模腔分為包括第一腔體和第二腔體，第一腔體上設有開口；

在模具內設置原材料；

制備膨脹材料流體，通過將包括反應物和硬化組分的原料以及水混合得到；

將膨脹材料流體快速灌注到第一腔體中并充滿整個第一腔體，然后密封第一腔體的開口以形成封閉的第一腔體，通過膨脹材料流體中的反應物進行化學反應產生氣體使得硬化組分與水反應生成的基體膨脹進而推動推板對原材料施加壓力并成型，且成型結束后，膨脹材料流體形成可破壞芯模；

打開第一腔體，破壞所述芯模，然后脫模。

進一步地，所述的反應物為輕金屬和酸；所述的硬化組分為石膏，且所述的石膏在水的作用下發生水和硬化生成所述的基體。

進一步地，所述的輕金屬選自顆粒狀的鋁、鎂、鋅中的任意一種，且其粒徑不超過0.5mm；

進一步地，所述的酸可以是弱酸或稀釋后的強酸溶液。

進一步地，所述的酸為質量分數不高于50％的硫酸溶液或質量分數不高于15％的鹽酸溶液或質量分數不高于15％的乙酸。

進一步地，所述在模具內設置原材料具體為：采用樹脂基預浸料為原材料并將所述樹脂基預浸料在模具內進行鋪放，或采用樹脂和纖維為原材料并采用手糊、纏繞或噴射成型方式將其設置在所述模具內。