[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)零件的成型方法

有效

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• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110815875B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬秀菊;黎玉欽;郭淵;倪敏軒;仲睿;盛毅;任慧敏
• 申請（專利權(quán)）人: 航天海鷹（鎮(zhèn)江）特種材料有限公司
• 主分類號: B29C70/70
• 分類號: B29C70/70;B29C70/34
• 代理公司: 南京創(chuàng)略知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32358
• 代理人: 呂娟

本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)零件的成型方法，包括工裝制備、鋪貼脫模布、鋪貼零件構(gòu)層、壓板封裝、固化成型等步驟。使用一種表面帶柔性功能橡膠層蜂窩夾層零件成型工裝，將熱壓罐的壓力均勻、精確地傳遞給蜂窩夾層零件的內(nèi)蒙皮，而不使蜂窩芯受壓過大產(chǎn)生滑移甚至坍塌的狀況；此外，在成型工裝余量區(qū)的柔性橡膠層可以起到防滑帶的作用，防止內(nèi)蒙皮預(yù)浸料在固化過程中產(chǎn)生滑移，進(jìn)而影響蜂窩夾層零件成型質(zhì)量。因此，本發(fā)明成型方法工藝簡單，易與控制，可大大提高復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)零件的成型質(zhì)量及合格率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)零件的成型方法。

背景技術(shù)

復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)一般是由中間的輕質(zhì)蜂窩芯和上、下表面的蒙皮組成，蒙皮層的彈性模量及強(qiáng)度較高，承受面內(nèi)的拉壓及剪切載荷，而中間的輕質(zhì)芯層密度低，只承受橫向的剪切載荷，增加結(jié)構(gòu)的剛度。由于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)具有密度小、彎曲剛度大、抗失穩(wěn)穩(wěn)定能力強(qiáng)、隔熱隔音等優(yōu)點(diǎn)，因而在航空航天非主承力結(jié)構(gòu)上得到廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)有的復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的制備方法，目前主要是在成型工裝上采用共固化、二次膠接及共膠接的成型工藝。傳統(tǒng)成型模具剛性大，傳壓不均勻，而蜂窩芯是一種薄壁、彈性結(jié)構(gòu)，當(dāng)蜂窩芯受壓時(shí)由于局部壓力過大，與剛度大的成型模具相互擠壓，其相互作用力過大使蜂窩芯易產(chǎn)生滑移，甚至撕裂、壓皺、塌陷等不良狀況，為了保證成型時(shí)蜂窩芯不發(fā)生滑移，進(jìn)罐固化時(shí)壓力不能過大，但蒙皮成型時(shí)壓力偏低并且壓力分布不均勻，蒙皮的內(nèi)部質(zhì)量難以控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述的現(xiàn)有復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的制備方法存在的問題，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)零件的成型方法，旨在解決固化過程中壓力過大蜂窩出現(xiàn)滑移甚至坍塌的狀況，壓力過小內(nèi)外蒙皮成型質(zhì)量不合格的矛盾，從而提高復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)零件成型質(zhì)量和產(chǎn)品合格率。具體技術(shù)方案如下：

一種復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)零件的成型方法，包括步驟如下：

1）工裝制備：將蜂窩夾層結(jié)構(gòu)零件成型工裝的剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)復(fù)合連接成一個(gè)整體，形成蜂窩夾層零件的成型工裝；

2）鋪貼脫模布：在步驟1）中所述的成型工裝的零件成型區(qū)鋪貼脫模布，并使用丙酮對其表面進(jìn)行清潔；

3）鋪貼零件構(gòu)層：在步驟2）中清潔后的脫模布上鋪設(shè)復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)零件的制備材料，并抽真空使其預(yù)壓實(shí)成型；

4）壓板封裝：選擇合適厚度的均壓板，并用丙酮對其表面清潔后，覆蓋在步驟3）中預(yù)壓實(shí)成型的零件材料上；然后將均壓板與蜂窩夾層零件材料一起封裝在成型工裝上；

5）固化成型：將步驟4）中封裝好的零件及工裝送入熱壓罐中固化成型，出罐后脫模，即可獲得質(zhì)量良好的蜂窩夾層零件。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案的，步驟1）中，所述剛性結(jié)構(gòu)為金屬材料或金屬與碳纖復(fù)合材料制成；所述柔性結(jié)構(gòu)為具有柔性功能的橡膠，其通過硫化連接、膠膜連接或共固化連接方式貼設(shè)在剛性結(jié)構(gòu)的表面。

當(dāng)所述剛性結(jié)構(gòu)為金屬材料制成時(shí)，其使用前需對其表面進(jìn)行清潔和改性處理，與橡膠貼合后，使用密封膠條在其表面制成真空袋，再通過抽真空在金屬材料與橡膠之間形成負(fù)壓，從而將橡膠均勻的壓在剛性結(jié)構(gòu)的表面；然后，將剛性結(jié)構(gòu)與橡膠一同封裝并置于硫化罐中進(jìn)行硫化連接，即形成蜂窩夾層零件成型工裝。進(jìn)一步的，所述改性處理所使用的試劑為硅烷偶聯(lián)劑；所述硫化連接的條件為：硫化溫度為180℃，硫化時(shí)間為2h。

當(dāng)所述剛性結(jié)構(gòu)為金屬與碳纖維復(fù)合材料制成時(shí)，其與橡膠貼合后，使用密封膠條在其表面制成真空袋，并通過真空熱壓實(shí)，然后再鋪貼碳纖維預(yù)浸料并封裝，然后送入熱壓罐內(nèi)進(jìn)行共固化連接，即形成蜂窩夾層零件成型工裝。進(jìn)一步的，所述碳纖維預(yù)浸料鋪貼的層數(shù)為5層；所述共固化連接的條件為：共固化壓力為0.6MPa，共固化溫度為180℃，共固化時(shí)間為2h。