[发明专利]一种复合材料轻质连续纤维网格的整体制造方法有效

专利信息
申请号: 201610232561.3 申请日: 2016-04-14
公开(公告)号: CN105904740B 公开(公告)日: 2017-11-07
发明(设计)人: 孙宝岗;唐占文;史汉桥;孙建波 申请(专利权)人: 航天材料及工艺研究所;中国运载火箭技术研究院
主分类号: B29C70/34 分类号: B29C70/34;B29C70/54
代理公司: 中国航天科技专利中心11009 代理人: 陈鹏
地址: 100076 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 复合材料 连续 纤维 网格 整体 制造 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种复合材料产品的整体成型方法。

背景技术

近年来,泡沫夹层复合材料结构在运载火箭、航空、风力发电机叶片、体育运动器材、医用设备配件、船舶制造、列车机车等领域大量应用,尤其在美日等发达国家,广泛已应用于高技术领域,主要有:美国的Delta运载火箭的整流罩,日本三菱的HII-A运载火箭的整流罩,日本新干线的火车头,通用、西门子等公司的医疗床板、Vestas的风力发电机叶片等。我国使用泡沫夹层复合材料在高端领域应用较晚,虽然与国外相比存在较大差距,但近年来,国内航空航天领域,如直升机桨叶、火箭整流罩、导弹易碎盖、发射筒筒盖、风洞用叶片也已应用该结构,发展迅速。

目前网格承力结构还主要依赖实心的网格加筋结构,复合材料网格结构也主要是借鉴了金属网格结构的优势发展而来的,常应用在战略导弹级间段、仪器舱、空间飞行器舱体、火箭对接框、承力筒、整流罩等部件。传统的实心网格加筋结构在制备过程中,在网格交叉处为了保证结构匹配必须打断相交叉筋条的部分截面,导致其网格的交叉处是无法保证纤维100%连续的,这就使得整体筋条的强度下降,性能无法得到完全的发挥。传统的蜂窝夹芯结构多用于壳体、罩体等结构,蜂窝芯子的主要作用是保证外蒙皮或结构的型面且提供剪切力的传递。但是对于网格结构蜂窝芯子不再适用,因为网格结构是四面封闭的,成型时候各个面需要均匀加压,而蜂窝芯子在其面内方向上正是其薄弱的地方,通常需要采用局部灌胶或是加边框的方式,这对于网格结构不再适用。

综上所述,对于网格结构如何做到质量轻且强度高,解决纤维铺放的连续性与轻质夹芯结构相结合是技术关键,但针对这种轻质夹芯纤维连续铺放网格结构目前公开的资料均未见报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种复合材料轻质连续纤维网格整体制造方法,采用硅橡胶软模辅助加压与组合式框架芯模结构相结合的方法制备出了整体成型轻质泡沫夹层网格承力结构,同时,采用了纤维连续铺放蒙皮工艺有效地突破了轻质泡沫夹层结构无法在空间三维网格结构上应用的技术瓶颈,能够很好地弥补传统的实心网格加筋结构纤维无法连续铺放与传统的夹芯结构无法制备成网格结构的技术空白。

本发明的技术解决方案是:一种复合材料轻质连续纤维网格的整体制造方法,包括如下步骤:

(1)将泡沫芯材加工成条状,并且在条状泡沫芯材将要相互交叉形成网格的位置处加工出用于相互拼插的切口;

(2)在条状泡沫芯材上加工出用于放置金属预埋件的位置,并将金属预埋件涂胶后镶嵌在条状泡沫芯材上待用;

(3)加工框架模具和金属盖板;所述的框架模具由位于底部的定位模具和内部的芯模组成,定位模具为平板形状,芯模为矩形块状,定位模具的上表面与芯模的下表面以及复合材料连续纤维网格的下表面相接触,内部芯模的外侧面与周边的复合材料连续纤维网格的内侧面相接触,用于压紧的金属盖板搭在芯模的上表面;

(4)清洗框架模具,并在框架模具上表面粘贴隔离薄膜或者涂脱模剂;

(5)通过加压的方式将硅橡胶垫片粘贴在所述框架模具的内侧面上;

(6)将织物预浸料和单向预浸料均裁成条状,按照织物预浸料、单向预浸料、织物预浸料、泡沫芯材的顺序依次铺放在框架模具的内侧面上,其中在放入泡沫芯材之前,织物预浸料和单向预浸料要保持外翻的状态,等待泡沫芯材放入后再将外翻部分全部包覆在泡沫芯材上;

(7)将金属盖板搭在框架模具的上表面,然后包覆真空袋,进行抽真空的方式,利用金属盖板对织物预浸料、单向预浸料、泡沫芯材进行预先压实,得到预压实产品;

(8)在预压实产品表面依次铺覆隔离材料、透气毡,然后整体再次装入真空袋中,根据织物预浸料和单向预浸料的固化温度,通过抽真空加压的方式进行固化;

(9)固化完成后,脱去加工框架模具和金属盖板,对复合材料连续纤维网格打磨、修补,最后在金属预埋件部位进行打孔。

所述的金属盖板的宽度比泡沫芯材的宽度多出10~15mm,金属盖板的厚度为1~4mm。

所述的硅橡胶垫片的厚度在1~6mm,并在框架模具的内侧面接触表面上提供0.2~0.4MPa的压力。

所述的织物预浸料或者单向预浸料为聚丙烯腈碳纤维/环氧树脂、聚苯并二噁唑纤维/环氧树脂、聚丙烯腈碳纤维/氰酸酯树脂、聚苯并二噁唑纤维/氰酸酯树脂、聚丙烯腈碳纤维/苯并噁嗪树脂或者聚苯并二噁唑纤维/苯并噁嗪树脂。

所述步骤(7)或者步骤(8)中抽真空的真空度≤-0.090MPa。

所述的隔离材料为胶带。

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