[发明专利]一种新型缝合/树脂膜渗透成型树脂基复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种新型缝合/树脂膜渗透即RFI（Resin Film Infusion，简称RFI）成型树脂基复合材料的方法。

背景技术

先进复合材料因其具有比强度、比刚度高以及可设计性等优点已成为现代飞机结构的主要材料之一。但随着复合材料用量的不断扩大，层间性能弱、制造成本高的弱点越显突出，在某种程度上限制了复合材料的应用。近年来为了提高复合材料的层间性能国内外多家研究机构都在对复合材料三维增强技术及相应液体成型技术进行研究。RFI（Resin Film Infusion）即树脂膜渗透成型技术是目前国内外复合材料领域大力提倡和发展的重要技术之一，RFI工艺作为一种液体成型方法，还可以结合缝合、编织等工艺手段实现复合材料厚度方向的增强，提高结构完整性的同时减少紧固件的数量和装配工作量，降低复合材料的制造成本。

现有的缝合/树脂膜渗透成型树脂基复合材料的方法，是采用缝合技术先将铺叠好的干态纤维加筋、蒙皮等在要求缝合的区域进行缝合制备成缝合预成型体，根据所成型零件的铺层面积及厚度等，计算出壁板蒙皮及加筋所需树脂的总量，与模具组装铺覆树脂膜，升温过程中树脂熔融渗透到整个预成型体，而后固化成型。

现有的树脂膜渗透方法，由于零件所需的树脂统一全部放置在整个预成型体的底层，树脂渗透过程受预成型体各部分渗透率及结构因素的影响比较大，而采用缝合技术的复合材料通常为结构复杂的加筋壁板类结构，缝合区域和非缝合区域纤维预成型体渗透率也不一致，树脂流道设计很复杂，容易因为树脂在蒙皮、加筋区域以及缝合、非缝合区域树脂渗透速率不一致造成渗透不完全。

随着复合材料用量的增加，越来越多的飞机结构需要采用缝合/RFI工艺进行整体成型，对结构性能也提出了更高的要求。除通常所见的加筋壁板结构外，许多飞机结构设计成帽型加筋非开敞壁板结构；某飞机复合材料构件为了提高结构耐冲击性能，要求对材料进行层间增韧，为了提高加筋区域与蒙皮的界面强度，同时要求采用缝合技术，然后通过RFI工艺对构件进行整体成型。针对飞机复合材料结构对高性能低成本的缝合/RFI技术越来越多的需求，需要改进传统缝合/RFI技术，打破工艺局限，实现更多结构的成型，并提高工艺稳定性，适应工程化生产的需要。

发明内容

本发明的目的是：提供一种可应用于缝合结构的RFI成型方法，使RFI这一高性能低成本的复合材料整体成型技术能以更高的质量和工艺稳定性应用于缝合复合材料结构。

本发明的技术解决方案是：

将零件按照蒙皮类和加筋类划分铺层单元，每个铺层单元按缝合、非缝合区域进行分区；根据零件纤维体积含量要求、所采用的织物面密度、织物所采用的纤维密度及基体树脂密度，计算单层织物对应的树脂膜面密度；根据铺层单元全铺层层数计算调整系数；按单层织物对应的树脂膜面密度和调整系数，计算铺层单元实际需要的树脂膜面密度，将树脂制备成树脂膜；树脂膜按铺层单元的非缝合区域尺寸下料，铺层单元预成型体铺叠过程中，将树脂膜逐层铺放在铺层单元织物非缝合区域的层间，与铺层单元织物一起制备铺层单元预成型体，然后，按设计要求将铺层单元预成型体在缝合区域组装成零件预成型体并进行缝合；根据零件预成型体缝合区域织物面积、单层织物对应的树脂膜面密度计算零件预成型体缝合区域需要树脂膜的量；零件预成型体与模具组装，放置树脂膜，封装后进行树脂转移及固化。其工艺步骤为：

（a）.将零件按照蒙皮类和加筋类划分铺层单元，并且对每个铺层单元按缝合、非缝合区域进行分区。

其中，蒙皮类铺层单元的缝合区域单边向外偏移0～15mm，其余部分为非缝合区域；加筋类铺层单元的缝合区域为加筋类铺层单元的内边缘到凸缘外边缘的区域，内边缘依据凸缘与腹板间的R角的切线位置向上偏移0～10mm，其余为非缝合区域。

（b）.根据零件纤维体积含量、所采用的织物面密度、织物所采用的纤维密度及基体树脂密度计算单层织物对应树脂膜的面密度，精确到小数点后一位，