[發明專利]一種復合材料葉片RTM成型方法

有效

• 申請號: 202110987002.4
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113829648B
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 劉強;黃峰;趙龍;馬金瑞
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B29C70/84
• 分類號: B29C70/84;B29C70/68;B29L31/08
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本發明涉及一種復合材料葉片的RTM成型方法，本發明采用復合材料真空輔助滲透技術的原理(即復合材料VARI技術)，即通過真空吸取的形式，將定型劑均勻地吸附入干態風扇葉片預制體毛坯內部，然后在真空作用和適當溫度條件下，將定型劑內部的稀釋溶劑揮發，得到預定型后的葉片預制體毛坯，使風扇葉片預制體毛坯內部只留下均勻分布的低含量的樹脂，既起到定型效果又不殘留溶劑異物；然后將預定型后的葉片預制體毛坯扭轉裁切得到精確預制體，再放置進模具RTM成型的方法，避免了干態纖維預制體在扭轉和裁切過程中的起毛變形現象，顯著提高了機織復合材料葉片的RTM成型質量。

技術領域

本發明涉及樹脂基復合材料液態成型技術領域，特別是涉及一種復合材料葉片RTM成型方法。

背景技術

碳纖維增強樹脂基復合材料具有輕質、高比強度、高比模量、抗疲勞斷裂性能好、耐腐蝕、便于大面積整體成形等獨特的優點，已廣泛應用于航空飛行器和發動機結構，成為航空裝備的關鍵材料，其用量也已成為航空裝備先進性的標志之一。復合材料葉片是廣泛應用于航空發動機的一種具有高精度要求的復合材料制件，復合材料葉片直接影響發動機的氣動性能和噪音指標，同時還需要承受高速旋轉產生的巨大的離心力、高速氣流產生的氣動力、葉片振動產生的疲勞載荷以及砂石、飛鳥等外來物的沖擊等，對材料性能、成型質量和成型精度具有極高的要求。

樹脂轉移模塑成型技術，簡稱RTM成型技術(Resin?Transfer?Molding)是近年來在航空、航天等領域廣泛應用的一種液態成型復合材料制造技術。其原理是在剛性模具型腔內鋪放按性能和結構要求設計好的干態纖維預成型體，在特定的耐壓容器即樹脂貯存罐內將樹脂加熱到設定的注射溫度，然后采用注射設備將低粘度樹脂注入到模具型腔內，使樹脂與纖維充分浸潤，按照樹脂的工藝規范進行升溫固化，最后得到與模具型腔形狀一致的復合材料零件。由于RTM成型技術的高精度成型優勢，目前已在異形復雜結構的復合材料零件，特別是發動機復合材料葉片上得到廣泛應用。

預制體是復合材料零件采用RTM技術成型前的中間體，其精度決定了成型復合材料構件的最終成型質量，由于發動機復合材料葉片具有較高的抗沖擊要求，因此需采用2.5D/3D機織結構成型預制體。然而采用碳纖維整體織造成型的2.5D/3D機織預制體，其預制體采用數千根碳纖維紗線相互交織而成，內部結構無法完全致密，使預制體的厚度較理論厚度偏厚，尤其針對大變厚度的發動機復合材料葉片，其厚度變化可從1.5mm變化至60mm，形狀復雜。

機織復合材料風扇葉片的成型工序流程為機織葉片預制體展平態織造-預制體扭轉及裁邊-預制體模具定位-成型合模-RTM工藝注射-固化-脫模。其中，預制體在模具中的定位方法已公開。其中，預制體的扭轉及裁邊工序是在預制體織造完成后，RTM固化成型前完成。由于機織葉片預制體是由干態纖維織造完成，在成型前為柔性狀態，極易在搬運、扭轉、裁邊、合模過程中發生變形現象，導致成型后的零件結構變形；此外，由于干態纖維極易摩擦起毛斷裂，在預制體裁邊過程中該現象更為明顯，不但容易產生邊緣纖維起毛，嚴重的時候會導致局部表層纖維斷裂；或是裁切下的短切纖維進入預制體內部，產生異物污染預制體的現象。以上缺陷，如不克服，會導致RTM成型后的機織復合材料葉片質量不穩定，無法滿足發動機零件高質量和高一致性的要求。

因此，發明人提供了一種提高RTM成型復合材料葉片成品率的方法。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明實施例提供了一種復合材料葉片RTM成型方法，解決了現有技術的RTM成型后的機織復合材料葉片質量不穩定，無法滿足發動機零件高質量和高一致性的要求的技術問題。

(2)技術方案

本發明的實施例提出了一種復合材料葉片RTM成型方法，復合材料葉片包括榫頭和葉身，該RTM成型方法至少包括以下步驟S110～步驟S170：