[發明專利]一種Z-Pin預制結構及使用Z-Pin預制結構Z向增強植入方法

有效

• 申請號: 202011340114.2
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112571828B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 商偉輝;尤洋;王利彬;張文琦;周玉;王春雨
• 申請（專利權）人: 長春長光宇航復合材料有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/24
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

1.一種Z-Pin預制結構，其特征在于，包括：

Z向增強復合材料制品的Z-Pin預制體；

隔離所述Z-Pin預制體和復合材料制品的隔離膜；

呈晶格結構均壓在所述Z-Pin預制體上的均壓塊結構；

鋪設于所述均壓塊結構上部的導氣氈；以及

覆蓋在所述導氣氈外部、能夠使復合材料制品處于真空狀態的真空薄膜；

其中，所述Z-Pin預制體包括兩層不等密度的泡沫；以及

連接在所述泡沫之間的多個Z-Pin增強體；

其中，所示Z-Pin增強體通過熱壓罐執行植入制度；

所述均壓塊結構包括多個均壓塊和呈晶格結構地間隔所述均壓塊和所述Z-Pin預制體的支撐板；

所述支撐板的高度大于所述泡沫的厚度，且所述支撐板與所述均壓塊之間的間隙為0.2～1mm，并在所述支撐板的晶格結構內依次放置所述Z-Pin預制體和所述均壓塊。

2.根據權利要求1所述的一種Z-Pin預制結構，其特征在于；

所述Z-Pin增強體的橫截面呈圓形或菱形結構。

3.根據權利要求1所述的一種Z-Pin預制結構，其特征在于；

所述泡沫包括第一泡沫層和第二泡沫層；

所述第一泡沫層與所述隔離膜接觸；

所述第二泡沫層鋪設于所述第一泡沫層遠離所述隔離膜側；

所述第一泡沫層的密度大于所述第二泡沫層的密度；

多個所述Z-Pin增強體以線性陣列地連接在所述第一泡沫層和所述第二泡沫層之間。

4.根據權利要求3所述的一種Z-Pin預制結構，其特征在于；

所述第一泡沫層的厚度為5～10mm。

5.根據權利要求3所述的一種Z-Pin預制結構，其特征在于；

所述第二泡沫層的厚度為所述Z-Pin增強體植入復合材料制品深度的1.2～1.4倍。

6.根據權利要求1所述的一種Z-Pin預制結構，其特征在于；

所述支撐板呈井字形或米字形結構。

7.根據權利要求6所述的一種Z-Pin預制結構，其特征在于；

所述支撐板為玻璃鋼材質。

8.一種使用權利要求1-7任一項所述的Z-Pin預制結構Z向增強植入方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A：Z-Pin增強體制備；

步驟A1：根據復合材料制品鋪層特點選擇Z-Pin增強體截面形狀；

步驟A2：Z-Pin增強體選用T300-3K碳纖維或與產品使用體系相同的纖維，Z-Pin增強體樹脂與復合材料制品為同一體系樹脂，Z-Pin增強體纖維體積含量范圍為55±3％；

步驟A3：Z-Pin增強體采用拉擠工藝制備而成，將纖維紗筒安裝在紗架上，在牽引力作用下通過纖維導向裝置，通過浸膠槽浸膠后進入拉擠模具，拉擠模具使浸透了樹脂的纖維除去多余樹脂，同時完成半固化；

步驟B：兩層不等密度的泡沫制備；

步驟B1：第一泡沫層為中密度的抗壓聚苯乙烯泡沫；第一泡沫層厚度范圍為5～10mm；

步驟B2：第二泡沫層為低密度PVC泡沫，第二泡沫層厚度等于Z-Pin增強體植入復合材料制品深度的1.2～1.4倍；

步驟B3：將步驟A中制備好的Z-Pin增強體垂直于第二泡沫層上表面插入、并連接第一泡沫層和第二泡沫層，且Z-Pin增強體呈線性陣列地均勻分布在第一泡沫層和第二泡沫層中；

步驟C：壓塊結構排布；

步驟C1：在鋪放模具鋪放復合材料制品；

步驟C2：在復合材料制品外表面覆蓋至少一層隔離膜；

步驟C3：根據合材料制品外表面形狀進行拼接支撐板，使支撐板呈井字形或米字形晶格結構；

步驟C4：執行完畢步驟C3后，根據支撐板形成的晶格結構剪裁Z-Pin預制體方塊、并放入支撐板形成的晶格結構中；

步驟C5：將均壓塊擺放在Z-Pin預制體對應的晶格結構中、并與Z-Pin預制體表面貼合；

步驟D：真空封裝；

步驟D1：在均壓塊外表面鋪覆一層導氣氈；

步驟D2：在導氣氈上封蓋真空薄膜、使復合材料制品密封在鋪放模具上；

步驟D3：對真空薄膜內進行抽真空，使復合材料制品真空封裝在鋪放模具上；

步驟E：執行熱壓罐Z-Pin植入制度；

步驟E1：執行完畢步驟D后，封裝好的復合材料制品及鋪放模具放入熱壓罐中執行熱壓罐Z-Pin植入制度；

步驟E2：熱壓罐植入最大壓力經驗公式：

其中，F_m取10Mpa·mm²，a為Z-Pin增強體預制體密度；

每個壓力臺階壓力差為0.1MPa，時間差為10min；

步驟F：Z-Pin預制體清理；

步驟F1：執行完畢步驟E后進行泄壓、打開熱壓罐，拆除真空薄膜、導氣氈、均壓塊結構；

步驟F2：清理Z-Pin預制體，用輔助工具沿Z-Pin預制體根部對Z-Pin增強體進行剪切清除。