[发明专利]一种共固化的变曲率复合材料加筋壁板成型工艺方法

说明书

本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种共固化的变曲率复合材料加筋壁板成型工艺方法。它包含下列步骤：柔性长桁芯模制备、复合材料壁板蒙皮及长桁铺贴、长桁坯体与蒙皮的组装、封装固化成型。本发明利用柔性长桁芯模作为成型芯模，结合了橡胶的柔韧性及纤维复合材料的刚性、低密度等特点，采用复合材料柔性长桁芯模替代金属芯模，并将柔性长桁芯模成型为连续结构，通过调整柔性长桁芯模中的橡胶比例控制芯模刚性，复合材料零件的长桁坯体铺贴在铺贴模具上完成，然后转移至柔性长桁模具上，通过长桁定位卡板将长桁定位在蒙皮坯体上，并采用共固化的工艺方法制造具有变曲率结构的加筋壁板，在操作时易与工艺件贴合，不受曲率外形的影响。

技术领域

本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种共固化的变曲率复合材料加筋壁板成型工艺方法。

背景技术

复合材料更多的被应用于各种复杂的加筋壁板结构，变曲率加筋壁板作为其中成型难度较高的结构，具有曲率变化大，模具制造及工艺成型复杂等特点。传统的加筋壁板结构成型工艺方式是胶接固化，使蒙皮或长桁首先固化，而后与另外未固化的一部分再次胶接固化，这种固化方法易引起零件整体内应力局部集中，导致变形等问题，而多次固化必然导致能耗成本的增加。另外，长桁芯模一般选用金属材料，而对于变曲率结构长桁，因长桁的外形曲率变化较大，金属芯模在机加工时会产生大的变形，校正难度及成本较高，一般将金属芯模分段，减少加工变形，同时也减少芯模较大的维修维护成本，在成型纵向小曲率结构复合材料长桁时具有较好的可操作性，但是在成型大型变曲率结构加筋壁板时却操作困难，并难以保证复合材料内部质量，并且传统的长桁卡板定位方法不具备可调整的功能。传统工艺方法的劣势主要表现为：1)使用的金属长桁芯模密度高，单根模具重量较大，不易搬运组装；2)低成本的普通金属长桁芯模与复合材料热膨胀系数存在较大差异，零件固化后易变形，而选用低热膨胀系数金属，则成本较高；3)金属长桁芯模使用后易变形，需重新校正，校正成本较高；4)当涉及金属芯模-金属芯模匹配成型复合材料T形长桁时，两根金属模具相互配合困难，容易产生无法贴合的现象，影响复合材料长桁零件内部质量；5)卡板变形会影响定位精度，而修正变形，则需要高昂成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种共固化的变曲率复合材料加筋壁板成型工艺方法，该方法具有低成本、高效率、操作简便、后期维护成本低的特点，并且长桁模具具有良好的相互匹配性，无需考虑匹配间隙问题，更能保证复合材料长桁之间及长桁与蒙皮的内部质量。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

该方法包括以下步骤：

a.柔性长桁芯模的制备，按照设计的长桁形状，将柔性长桁芯模在阴模模具中固化成型，长桁柔性芯模由预浸料层及橡胶层组成，将预浸料层及橡胶层按照[橡胶层/预浸料层/橡胶层]的顺序铺放到模具中，预浸料层厚度为0.5mm～3mm，贴阴模模具侧的橡胶层厚度为0.3mm～1mm，非贴模具侧的橡胶为填充结构，填充橡胶至阴模模具的上表面；用真空袋密封后升温并加压固化，固化温度为：175℃～250℃，固化压力范围为0.3MPa～1.2MPa，固化时间为90min～180min，固化完成后，从模具内取出；

b.复合材料壁板蒙皮及长桁铺贴，按照设计要求，在壁板模胎上按照铺层序列铺贴蒙皮预浸料铺层，并在长桁铺贴模具上铺贴预浸料铺层，制备成长桁坯体；

c.长桁坯体与蒙皮的组装，在柔性长桁芯模的贴零件侧放置聚四氟乙烯隔离膜，将长桁坯体从长桁铺贴模具上取下，放置在对应的柔性长桁芯模上，按照壁板模胎的长桁定位卡板，将柔性长桁芯模连同长桁坯体定位在铺贴完成的蒙皮上，长桁坯体与蒙皮贴合；

d.在组装完成的坯体上依次放置聚四氟乙烯隔离膜、透气毡辅助材料，并用真空袋密封，放入烘箱或热压罐中共固化成型；

e.脱模，固化完成后，将零件表面覆盖的辅助材料取下，然后将柔性长桁芯模从复合材料壁板长桁中脱模，得到复合材料加筋壁板。