[發明專利]高精度內表面的變截面中空結構復合材料零件成型方法

在審

• 申請號: 201910239014.1
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109849371A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 李書軍;陳劍;尹軍華;李璐璐;楊自燕;周才超;石小平;任貴川;谷雨
• 申請（專利權）人: 成都聯科航空技術有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C33/00;B29C33/52
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 劉蕓蕓

本發明涉及樹脂基纖維增強復合材料預浸料熱壓罐成型技術領域，具體涉及高精度內表面的變截面中空結構復合材料零件成型方法，采用成型芯模，成型芯模包括軟模和水溶性芯部，水溶性芯部位于軟模形成的空間中；成型方法包括以下步驟：在軟模表面鋪貼復合材料預浸料；固化復合材料預浸料；去除水溶性芯部，分離軟模與已固化的復合材料。本發明提供的成型方法采用了軟模和水溶性芯部結合的成型芯模，軟模部分用于與復合材料貼合，從而能夠提供較高的表面質量，水溶性芯部用于支撐軟模，使軟模具有預設的形狀，且使成型芯模的成本低。在復合材料零件加工的過程中，脫模時，先去除水溶性芯部，再使軟模發生變形，去掉軟模，即可實現脫模，脫模操作簡單。

技術領域

本發明涉及樹脂基纖維增強復合材料預浸料熱壓罐成型技術領域，特別是一種高精度內表面的變截面中空結構復合材料零件成型方法。

背景技術

復合材料由于其質量輕、比強度和比剛度高、可設計性強等特點，在航空航天飛行器結構件領域的應用日益廣泛；但異形中空回轉體結構復合材料零件的制造一直是個難題，如S形變截面的航空發動機進氣道；該類型結構零件成型時通常選擇表面質量及精度要求高的一面作為與模具貼合的面，簡稱貼模面。當零件的內形面為貼模面時，可選用陽模鋪疊和成型方法，零件固化后的脫模較為困難。為達到順利成型零件的目的，目前常常采用的如下幾種芯模進行成型：

1)金屬組合式芯模，芯模裝配關系多，配合面精度高，加工難度大，成本高，且無法保證模具的整體氣密性，在固化過程中易出現真空泄露等問題；當形狀較為復雜時，金屬組合式型模加工無法實現；

2)水溶性芯模：水溶性芯模分為兩種，一種為澆筑式芯模，即在型腔中澆筑特殊水溶性材質材料固化后得到芯模，該類芯模內部質量和外部質量要求高，不能有孔洞，材料昂貴，芯模制造成本高；另一種芯模通過在型腔中澆筑成立方體或圓柱體，然后通過數控加工方式得到芯模型面，該類芯模內部質量和外部質量要求高，不能有孔洞，且要求材料可切削，同樣材料昂貴，芯模制造成本高。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對現有技術存在的問題，提供一種高精度內表面的變截面中空結構復合材料零件成型方法，其適用于內型面為貼膜面的變截面中空結構的復合材料零件成型，脫模方便、成本低。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

高精度內表面的變截面中空結構復合材料零件成型方法，采用成型芯模，成型芯模包括軟模和水溶性芯部，水溶性芯部位于軟模形成的空間中；成型方法包括以下步驟：在軟模表面鋪貼復合材料預浸料；固化復合材料預浸料；去除水溶性芯部，分離軟模與已固化的復合材料。

本發明提供的成型方法采用了軟模和水溶性芯部結合的成型芯模，軟模部分用于與復合材料貼合，從而能夠提供較高的表面質量，水溶性芯部用于支撐軟模，使軟模具有預設的形狀，與現有技術相比，降低了對水溶性芯部的質量要求，使得成型芯模的成本低。在復合材料零件加工的過程中，脫模時，先去除水溶性芯部，再使軟模發生變形，去掉軟模，即可實現脫模，脫模操作簡單。

作為本發明的優選方案，軟模包括內橡膠層、碳纖維復合材料層和外橡膠層；碳纖維復合材料層位于內橡膠層與外橡膠層之間，內橡膠層上遠離碳纖維復合材料層的一側與水溶性芯部接觸；碳纖維復合材料層的厚度不超過0.5mm。本發明提供的成型模具的軟模采用上述的結構，碳纖維復合材料層用于起到定型的作用，保證軟模在外力的作用下，輪廓的變形量能夠控制在適當的范圍內。橡膠層設置與碳纖維復合材料層外側，用于保護碳纖維復合材料層，避免碳纖維復合材料層徹底斷裂。其中，碳纖維復合材料層的層數不超過2層，每層的厚度不超過0.5mm。

作為本發明的優選方案，在軟模表面鋪貼復合材料預浸料之前，還包括以下步驟：在軟模表面鋪貼帶膠脫模布。通過以上步驟，能夠便于脫模時，分離軟模和復合材料零件。