[發明專利]一種碳纖維柱格桁架夾層結構的制造方法

在審

• 申請號: 202110177592.4
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112976610A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 周晉;凱納·蘇布拉曼尼楊;官忠偉;宋心儀;衛斯理·詹姆斯·坎特威爾
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B29C70/36
• 分類號: B29C70/36;B29C70/54
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種碳纖維柱格桁架夾層結構的制造方法，包括：對用作犧牲模具鹽塊進行鉆孔；將碳纖維織物預制體放于犧牲模具上下兩側；用連續的碳纖維絲束穿過犧牲模具的孔將上下碳纖維織物預制體縫合在一起；真空輔助樹脂灌注工藝對縫接碳纖維結構組件進行灌注；進行固化后將固化板放入溫水中，鹽塊模具完全溶解得碳纖維柱格桁架夾層結構復合材料。該制造方法成本低，面板和柵格桁架型芯在一次縫合過程中沒有粘結，從而防止了板芯和面板之間的弱界面，可以制成形狀復雜的柱格桁架夾層結構。本發明為制造形狀復雜的碳纖維柱格桁架夾層結構復合材料提供了可能，而且制作方法簡單，成本較低，可以得到任何拓撲的晶格芯結構。

【技術領域】

本發明屬于復合材料夾層結構領域，具體涉及一種碳纖維柱格桁架夾層結構的制造方法。

【背景技術】

近年來，隨著生產力的飛躍進步，對材料輕量化的要求越來越高，碳纖維柱格桁架夾層結構復合材料作為纖維復合材料和優化晶格拓撲的混合體，由于碳纖維材料的高特異性能，比金屬柱格桁架夾層結構質量更輕。但其剛度和強度均明顯高于同等相對密度下的碳泡沫和鋁蜂窩，等到了更廣泛的應用。

目前，碳纖維柱格桁架夾層結構復合材料的制作方法有纏繞法、卡扣法、熱壓縮成型法等方法。目前的制作方法存在加工操作成本高、加工過程中產生的熱量會導致結構的機械性能下降、需要復雜的模具組件、難以制造具有復雜拓撲的柱格桁架夾等問題。而且雖然纏繞法制作碳纖維柱格桁架夾層結構成本低，但不能制造復雜的晶格結構，另外在使用纏繞法制造時會產生支柱波紋和非圓形截面等缺陷。因此，如何解決碳纖維柱格桁架夾層結構制造的問題是研究的重點。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種碳纖維柱格桁架夾層結構的制造方法，以解決現有技術中的制造方法在加工過程產生的熱量會導致結構的機械性能下降，需要復雜的模具組件的問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種碳纖維柱格桁架夾層結構的制造方法，包括以下步驟：

步驟1，選擇犧牲模具，對犧牲模具進行鉆孔加工，在犧牲模具上鉆出貫穿上下表面的通孔；所述犧牲模具的高度為上夾板(5)和下夾板(6)之間的距離；所述犧牲模具上表面的面積大于等于上夾板(5)的面積，所述犧牲模具下表面的面積大于等于下夾板(6)的面積；

步驟2，將兩個碳纖維織物預制體分別放置于犧牲模具的上部和下部；

步驟3，將碳纖維絲束從碳纖維織物預制體的表面插入至一個通孔，從通孔的另一側穿出，穿過所述通孔另一側的碳纖維織物預制體的表面；

步驟4，重復步驟4，直至碳纖維絲束穿過所有的通孔，制備出第一過程件；

步驟5，通過真空輔助樹脂灌注方法對第一過程件進行灌注，制備出第二過程件；

步驟6，將第二過程件放置于溶液中，所述犧牲模具溶解后得到碳纖維柱格桁架夾層結構。

本發明的進一步改進在于：

優選的，步驟1中，所述犧牲模具為喜馬拉雅鹽板。

優選的，步驟1中，鉆孔過程中，通過旋轉犧牲模具在鉆床上的放置方向，調整通孔在犧牲模具內的方向。

優選的，步驟2中，所述犧牲模具上表面的面積等于上夾板(5)的面積，所述犧牲模具下表面的面積等于下夾板(6)的面積。

優選的，步驟2中，所述碳纖維物預制體采用密度為200g/m²的2/2斜紋織物，緯紗和經紗均為3K纖維束。

優選的，步驟3中，所述碳纖維絲束采用12K碳纖維束狀預制體。

優選的，步驟4中，真空輔助樹脂灌注過程的聚合物采用IN-2環氧樹脂和固化劑的混合物。