[發明專利]一種控制復合材料加筋壁板固化變形的方法

有效

• 申請號: 202010528985.0
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111645341B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 翟全勝;苗春卉;崔海超;葉宏軍
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;B29C33/38;B29C33/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種控制復合材料加筋壁板固化變形的方法，該復合材料加筋壁板包括復合材料的蒙皮和復合材料的長桁結構，方法包括：在加筋壁板模胎上鋪放蒙皮預浸料，并固化成型；使固化后的蒙皮脫離加筋壁板模胎，在加筋壁板模胎上首先鋪放一層隔離膜，在隔離膜上鋪放潤滑預浸料后再鋪放一層隔離膜，固定在加筋壁板模胎上，把固化后的蒙皮放置在上層的隔離膜上；在長桁芯模上鋪疊長桁預浸料，組合成長桁，按照預定位置放置在已固化的蒙皮上，形成加筋壁板整體坯體；采用真空袋對組合后的加筋壁板整體坯體進行封裝，之后進行固化，利用潤滑預浸料的潤滑作用，減小加筋壁板整體坯體固化過程中應力變形；最后去除封裝材料，使固化后的加筋壁板脫模。

技術領域

本發明涉及復合材料零件制造技術領域，特別是涉及一種控制復合材料加筋壁板固化變形的方法。

背景技術

復合材料以其較高的比強度和比模量、低密度等特點，在航空航天領域得到了廣泛的應用，但復合材料零件成型后，會因內應力的作用發生固化變形，影響結構精度。復合材料加筋壁板的固化變形產生原因主要包括兩種：1)樹脂固化過程中的相變和化學轉變，在零件內部形成較大的殘余應力，殘余應力引發零件在自由狀態下產生固化變形；2)模具隨溫度變化發生熱膨脹，其上的復合材料零件隨模具發生膨脹，固化后冷卻時，樹脂、纖維、模具的收縮率存在差距，引入了內應力。固化變形會對航空大型復合材料零件產生的影響尤為嚴重，一方面：復合材料零件的固化變形使制造的零件偏離理論外形，使其裝配面偏離裝配型架，造成裝配干涉，而只能采取大應力下的強制裝配連接，連接位置存在的大應力影響結構整體強度；另一方面，含有多組件的復雜膠接結構復合材料零件在制造時，固化變形會引起較強的界面應力，導致復合材料零件在惡劣環境使用過程中，界面應力可能引起內部缺陷的擴展，使整體結構失效，影響飛行器安全。

目前解決復合材料加筋壁板固化變形的措施包括以下幾種：1)選用低溫固化的材料體系，但制造的零件耐熱性通常較差；2)選用共固化的成型工藝，零件的所有組件同時進行固化，但會帶來更復雜的工藝和更高的成型風險；3)選用熱膨脹系數與復合材料相當的模具材料，一般為殷鋼材料，該材料成本高昂，大大增加了復合材料零件的制造成本。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明提出一種控制復合材料加筋壁板固化變形的方法，解決了現有技術的復合材料零件固化變形的的技術問題。該方法具有低成本、高效率、操作簡便、應用范圍廣泛等特點，可以適用于高溫成型的材料體系，并可應用于普通碳鋼模具和各類復合材料零件成型工藝，減小了工藝制造風險，降低模具成本。

(2)技術方案

本發明的實施例提出了一種控制復合材料加筋壁板固化變形的方法，所述復合材料加筋壁板包括復合材料的蒙皮和復合材料的長桁結構，該方法至少包括以下步驟：

步驟S110，在金屬的加筋壁板模胎上按照預定鋪層鋪放蒙皮預浸料，并固化成型；

步驟S120，使固化后的蒙皮脫離加筋壁板模胎，在加筋壁板模胎上首先鋪放一層隔離膜，然后在所述隔離膜上鋪放潤滑預浸料，在潤滑預浸料上面再鋪放一層隔離膜，將隔離膜-潤滑預浸料-隔離膜固定在加筋壁板模胎上，把固化后的蒙皮放置在上層的隔離膜上面；

步驟S130，根據加筋壁板的長桁結構鋪層裁剪長桁預浸料，在長桁芯模上鋪疊長桁預浸料，組合成長桁，然后將長桁及長桁芯模按照預定位置放置在已固化的蒙皮上，形成加筋壁板整體坯體；

步驟140，采用真空袋對組合后的加筋壁板整體坯體進行封裝，按照預定工藝進行固化，利用潤滑預浸料的潤滑作用，減小加筋壁板整體坯體固化過程中應力變形；

步驟150，去除封裝材料，使固化后的加筋壁板脫模。

進一步地，在步驟S120中，所述潤滑預浸料由單向纖維和樹脂復合形成，鋪放所述潤滑預浸料的厚度不大于0.2mm。

進一步地，所述單向纖維為玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維。