[發明專利]一種用于R角區域碳捻絲的制作方法

有效

• 申請號: 201911192834.6
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110815858B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 宋宏翔;郭淵;馬秀菊;黎玉欽;任佳慧;沈科君
• 申請（專利權）人: 航天海鷹（鎮江）特種材料有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C70/84
• 代理公司: 南京創略知識產權代理事務所(普通合伙) 32358
• 代理人: 呂娟

本發明公開了一種用于R角區域碳捻絲的制作方法，通過手動鋪絲方式制備碳捻絲，完成C型框復合材料結構件的碳捻絲制造過程，保證每一根細條均能夠完全隨型，使三角區的表面質量和內部質量等均符合設計要求，保證產品質量穩定性。并且，本發明方法通過外模壓制，可以控制填充量，避免出現填充量不足或過度填充的現象，保證產品質量穩定性。并且，本發明制備方法可以保證碳捻絲連貫性，從而提高產品成型質量等要求。另外，本發明方法不需要預壓實工裝，節約制造成本。

技術領域

本發明涉及一種用于R角區域碳捻絲的制作方法。

背景技術

樹脂基碳纖維復合材料具有比強度、比剛度高，可設計性強，抗疲勞斷裂性能好，耐腐蝕，尺寸穩定性好等優越的性能，是目前航空、航天、交通等領域中應用十分廣泛的高性能結構材料。

L型加強筋條的C型框架結構，如圖1所示，是復合材料制件中較為常見的加強結構件，通常分為等截面C型框和變截面C型框等結構形式，其特點為C型結構整體尺寸較大、結構復雜，且為弧形結構，曲率高，但是C型框同時可以滿足載荷強度、減少鏈接、降低成本，能夠全面發揮復合材料的承載減重作用。對于這種結構，由于外載作用，在三角區部位會存在較大的應力集中，制造時必須用單向帶預浸料填充，以保證三角區尺寸及內部質量。由于C型框結構復雜，三角區暴露在產品表面形成R角，該處R角不易控制，且三角區尺寸和厚度不易保證、三角區的表面質量和內部質量不合格等問題，大尺寸大曲率弧形結構零件尤為明顯。因此必須采用必要的預成型方法保證填充質量，一般采用碳捻絲成型方法進行填充，避免出現填充量不足或過度填充，從而保證產品質量穩定性。

碳捻絲成型工藝：可先用0°單向帶預浸料卷成圓柱狀，再用表面光潔的金屬圓棒（直徑與三角區相適）滾壓成形，如圖2所示。但是，這種方式制備得到的碳捻絲剛度較大，在曲率較大的區域不能完全隨型，無法保證產品質量，其金相結構如圖3所示。另外，采用碳捻絲成型工藝的缺點主要有以下幾個方面：1、對于大曲率的C型框，一般碳捻絲成型工藝易造成捻絲部分區域厚度較大，剛度強，在填充過程中容易產生褶皺，使得三角區尺寸和厚度不易保證。2、對于大尺寸C型框，碳捻絲在填充過程中，不能夠完全隨型，尤其是在曲率變化較大的區域，易出現富樹脂等現象，影響零件質量，造成三角區的表面質量和內部質量不合格。3、一般碳捻絲成型工藝中，填充量一般通過理論計算得到數據進行制備，但是這種理論數據往往與實際應用中存在一定誤差，因而填充量無法控制，不能保證產品質量穩定性。4、對于不同類型的C型框，需制備不同規格的碳捻絲預成型工裝，增加制造成本。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明提供一種用于R角區域碳捻絲制作方法，通過手動鋪絲方式制備碳捻絲，完成C型框復合材料結構件的碳捻絲制造過程，保證每一根細條均能夠完全隨型，使三角區的表面質量和內部質量等均符合設計要求，保證產品質量穩定性。具體技術方案如下：

一種用于R角區域碳捻絲的制作方法，包括步驟如下：

1）工件組裝：將L型立筋與C型腹板進行定位組裝，二者之間形成三角形的待填充捻絲的R角區域；

2）手動填絲：通過手動鋪絲方式將單向帶細條填充在步驟1）中所述的R角捻絲區內，并且邊填充邊進行預壓實，使填充的捻絲預成型；

3）中止填絲：重復步驟2）直至填充的捻絲與L型立筋的R角目視齊平為止；

4）預抽驗證：將工件成型的外側工裝根據定位孔進行定位組裝，使壓力墊壓在填充的捻絲上，然后進行預抽，目視檢查捻絲填充區域是否有明顯被工裝壓出的痕跡；

5）補充填絲：對步驟4）中無工裝壓出痕跡的區域繼續填充單向帶細條，并再次用外側工裝合模，進行預抽的方式進行驗證，直至所有捻絲均被壓力墊壓出明顯痕跡。

6）合模成型：經步驟5）補充填絲后，L型立筋與C型腹板組裝的R角區域被填滿，然后將外側工裝合模，經固化工藝處理后，即形成R角區域的捻絲結構。