[發明專利]碳纖維復合材料閉合異形梁的制造方法

在審

• 申請號: 201810974516.4
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109177225A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 段國晨;趙景麗;張明;趙偉超
• 申請（專利權）人: 西安愛生技術集團公司;西北工業大學
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種碳纖維復合材料閉合異形梁的制造方法，用于解決現有復合材料閉合異形梁的制造方法精度差的技術問題。技術方案是首先設計上陰模和下陰模，并在下陰模設計可拆卸的工藝臺，上陰模和下陰模兩端設計第一端頭擋板和第二端頭擋板，在上、下陰模鋪貼各一層氣囊，去掉工藝凸臺，使上陰模和下陰模完全貼合，采用六角頭螺栓進行緊固，固定兩端頭擋板，一側預先放置充氣嘴，密封，使兩側氣囊形成閉合空腔結構。本發明采用組合陰模控制閉合異形梁外型精度，內芯制造氣囊作為芯模，通過在陰模進行鋪貼，合模之后通過給氣囊施壓，得到適當的產品固化壓力，在一定溫度條件下固化，降溫脫模得到高精度的閉合異形梁。

技術領域

本發明涉及一種復合材料閉合異形梁的制造方法，特別涉及一種碳纖維復合材料閉合異形梁的制造方法。

背景技術

先進碳纖維復合材料具有高的比強度、比模量，可設計性強的特點。由于輕量化設計的要求，越來越多的航空器采用復合材料設計。合理的設計，可以大幅度減輕結構重量，提高機體的綜合性能，增加任務載荷，提高續航時間等。B787復合材料占飛機結構重量高達50％，A400M大型軍用運輸機復合材料用量超過35％，而無人機結構幾乎達到全復合材料機體結構，機身、機翼、尾撐、舵面等等。目前，制備先進復合材料結構有多種成型工藝方法，比如，真空袋成型工藝，手糊玻璃鋼成型工藝，拉擠成型，RTM成型，VARTM成型等。

目前的復合材料梁，為“U型梁”結構、“工字梁”結構、Ω梁結構。這些結構都可以采用金屬陰模、金屬組合模等設計，按照一定角度(0°，90°，+45°，45°)方式，手工鋪貼預浸料，熱壓罐固化，脫模得到需要的產品。

文獻1“申請公布號是CN103802329A的中國發明專利”采用金屬棒作為芯模，硅橡膠作為外陰模制備閉合管子，保證內徑尺寸。但是，這種方法無法控制閉合管子的外型精度，難于脫模。

文獻2“授權公告號CN106182805B的中國發明專利”采用硅橡膠和金屬棒組合的方式作為陽模，金屬組合作為陰模，制備了閉合碳管。

發明內容

為了克服現有復合材料閉合異形梁的制造方法精度差的不足，本發明提供一種碳纖維復合材料閉合異形梁的制造方法。該方法首先設計上陰模和下陰模，并在下陰模設計可拆卸的工藝臺，上陰模和下陰模兩端設計第一端頭擋板和第二端頭擋板，在上、下陰模鋪貼各一層氣囊，去掉工藝凸臺，使上陰模和下陰模完全貼合，采用六角頭螺栓進行緊固，固定兩端頭擋板，一側預先放置充氣嘴，密封，使兩側氣囊形成閉合空腔結構。本發明采用組合陰模控制閉合異形梁外型精度，內芯制造氣囊作為芯模，通過在陰模進行鋪貼，合模之后通過給氣囊施壓，得到適當的產品固化壓力，在一定溫度條件下固化，降溫脫模得到高精度的閉合異形梁。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種碳纖維復合材料閉合異形梁的制造方法，其特點是包括以下步驟：

第一步、采用CATIA三維軟件設計閉合異型梁的對合陰模，所述的對合陰模由上陰模1、下陰模2和工藝臺3組成，對合陰模采用鋼框架結構，型面采用數控加工成形。對合陰模的一端設計第一端頭擋板4，另一端設計第二端頭擋板5，第一端頭擋板4設置氣嘴孔6，采用螺釘7將第一端頭擋板4和第二端頭擋板5分別固定在對合陰模的兩端。上陰模1和下陰模2采用六角頭螺栓8固定，下陰模2上設計有吊環位置9。

第二步、制造氣囊。在下陰模2鋪貼一層硅橡膠，上陰模1鋪貼一層硅橡膠，去掉工藝臺3，合模，第一端頭擋板4一側采用氣囊11封死，第二端頭擋板5一側預埋帶自鎖裝置的充氣嘴，周邊采用氣囊11密封，氣囊11內充N₂氣，采用壓力調節閥調節氣囊11內壓力至0.2MPa，保壓，烘箱固化。升溫速率：3℃/min，160℃保持1個小時，降溫速率：3℃/min，60℃出罐，自然降至常溫，待冷卻之后脫模，取出硅橡膠氣囊。充壓0.2MPa，放置8小時，檢查氣囊的氣密性。

第三步、涂敷脫模劑。用干凈棉紗蘸丙酮將上陰模1面、下陰模2面和工藝臺3擦拭干凈。