[發明專利]一種提高碳氈預浸料鋪層對接性能的設計方法

在審

• 申請號: 202010120104.1
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111319281A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 張立飛;崔國新;南江琨;龐興功;楊濤
• 申請（專利權）人: 艾達索高新材料蕪湖有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產權代理有限公司 34138
• 代理人: 張福敏

本發明公開了一種提高碳氈預浸料鋪層對接性能的設計方法，涉及碳氈預浸料鋪層對接領域，使用碳纖維單向布預浸料進行碳氈預浸料鋪層對接縫的補強，用于汽車和高鐵的輕量化碳纖維復合材料次承力結構部件和裝飾部件的生產制造，本發明采用對接縫補強的方式提高了材料的利用率，解決材料尺寸小于零部件所需尺寸的制造問題，本發明采用對接縫補強的方式使制得的零部件力學性能基本不降低，解決鋪層對接導致的力學性能降低，不能滿足使用要求的情況。

技術領域

本發明涉及碳氈預浸料鋪層對接領域，特別涉及一種提高碳氈預浸料鋪層對接性能的設計方法。

背景技術

碳氈預浸料的鋪層設計主要是為了滿足碳纖維復合材料板材對拉伸力、剪切力和強度方面的需求，主要包括鋪層方向和鋪層順序。

在具體鋪設時，一般復合材料制件的鋪層均采取對稱均衡鋪設。對稱均衡鋪設的特點就是在整體的鋪層之中，上下鋪層關于中間面對稱，如果需要設計成非對稱均衡鋪層，應將這類非均衡或是非對稱的鋪層布置于靠近整體鋪層中間的位置，這種方式能有效避免復合材料制件經拉-彎耦合、拉-剪耦合之后發生翹曲形變。

鋪層順序的不同不僅影響基體裂紋的起始載荷、擴展速率、斷裂韌性，也將對基體裂紋的飽和和裂紋密度產生顯著的影響。例如，對正交層合板而言，在相同的外加載荷作用下斷裂韌性與裂紋擴展速率存在對應關系。但是，對于不同鋪層順序的優劣，不能一概而論，應根據不同的使用要求，充分發揮復合材料性能的可設計性優勢。

在實際制造產品時常遇到需進行對接鋪層的場合，需解決鋪層對接之后力學性能不能發生大幅度降低的問題，否則會造成制備的復合材料零部件的力學性能無法滿足實際的使用工況要求。

發明內容

本發明提供的一種提高碳氈預浸料鋪層對接性能的設計方法，采用碳纖維單向布預浸料進行碳氈預浸料對接縫的補強。

為解決上述技術問題，本發明提供以下的技術方案：

一種提高碳氈預浸料鋪層對接性能的設計方法，包括以下具體步驟：

a、揭去每層碳氈預浸料表面的薄膜進行鋪料，各層預浸料鋪放整齊無褶皺，表面無雜質、異物，依次鋪貼4層碳氈預浸料；

b、將碳纖維單向布預浸料鋪貼到上下兩層表面的對接縫處；

c、將100T的壓機平板上下模具溫度升至150℃，將已經鋪貼好的料放置在模具居中位置，再將模具對齊放置在壓機下平板上，開始合模并計時，15s后將壓機壓力增大為2MPa，預浸料預熱完成，35s將壓機壓力增大至10MPa，65s增大壓機壓力至最大壓力20MPa，然后保持壓力20MPa熱壓5min，熱壓完成后泄壓打開模具取出部件，總共所需時間約6～7min，得到所需的板材；

d、將制得的板材按照國標要求裁切相應的試樣，并進行拉伸和彎曲力學性能的測試。

優選地，其中步驟d中試樣的拉伸力學性能的測試按照《GB/T 1447-2005纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》的規定執行。

優選地，其中步驟d中試樣的彎曲力學性能的測試按照《GB/T 1449-2005纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》的規定執行。

優選地，鋪層數為4層，其中第一層和第四層對接縫處用碳纖維單向布預浸料垂直對接縫進行補強，鋪層方式為0°/(0°、90°)/(0°、90°)/(0°、90°)/(0°、90°)/0°，其中0°為沿短切碳纖維氈收卷長度方向，90°為沿短切碳纖維氈寬度方向。

采用以上技術方案，與現有技術相比，本發明具有以下優點：

(1)本發明采用對接縫補強的方式提高了材料的利用率，解決材料尺寸小于零部件所需尺寸的制造問題。