[发明专利]碳纤维双面板加筋结构件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维双面板加筋结构件及其制造方法。

背景技术

碳纤维是含碳量较高且热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经过热稳定氧化处理及石墨化等工艺制成的.碳纤维具有耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，其外形有显著的各项异性、柔软，可加工成各种织物，碳纤维沿纤维轴方向表现出很高的强度，碳纤维比重较小，具有很高的比强度。

随着现代技术的迅猛发展，对材料提出了较高的要求，碳纤维复合材料制作的结构件由于具有重量轻、强度高及弹性好等特性有较好的应用前景。但是现有的复合材料加筋面板结构多为单面板，单面板结构的力学性能相对不理想，在高温、高压的耐用性也相对不足。此外多使用热压罐成型工艺，成本较高，

本发明提供的碳纤维双面板加筋结构件不仅能够提高原始单面板结构的力学性能，还大大的缩减了制造成本，在制造成本制约复合材料的发展前提下，提供一种低成本制造承力结构制件的方法，更有其特殊的意义。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供碳纤维双面板加筋结构件及其制造方法，从而增强加筋面板结构的性能，降低制造成本，解决现有技术中存在的单面板结构的力学性能相对不理想，在高温、高压的耐用性也相对不足，此外多使用热压罐成型工艺，成本较高的问题。

本发明的技术解决方案是：

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种碳纤维双面板加筋结构件，包括内蒙皮、筋条、外蒙皮，外蒙皮通过筋条与内蒙皮胶接成一体，内蒙皮与外蒙皮分别采用变曲率结构，筋条采用截面为“C”型的筋条，筋条包括横筋与纵筋，横筋与纵筋均设于内蒙皮与外蒙皮之间，横筋与纵筋交错设置。

进一步地，外蒙皮与筋条采用一体成型，内蒙皮采用单独成型。

进一步地，外蒙皮分别采用碳纤维织物铺贴而成的外蒙皮，内蒙皮分别采用碳纤维织物铺贴而成的内蒙皮，筋条分别采用碳纤维织物铺贴而成的筋条。

一种碳纤维双面板加筋结构件的制造方法，包括以下步骤：

步骤1、铺贴筋条预制体：按照拟加工产品结构图编排织物，裁剪，在模具上铺贴成型横筋、纵筋，制备出横筋与纵筋预制体，将制备的横筋、纵筋预制体密封保存，备用；

步骤2、铺贴外蒙皮面板预制体：以激光投影线为铺贴基准线将裁剪好的用于制作外蒙皮的碳纤维织物铺贴在外蒙皮模具上，制备出外蒙皮面板预制体。

步骤3、外蒙皮成型：采用VARI成型工艺，具体为，在外蒙皮面板预制体上组装横筋、纵筋，将组装好的整体制袋并固化，脱模后得到外蒙皮加工件，经过打磨、切割，得到外蒙皮制件；

步骤4、铺贴内蒙皮面板预制体：以激光投影线为铺贴基准线将裁剪好的用于制作内蒙皮的碳纤维织物铺贴在内蒙皮模具上，制备出内蒙皮面板预制体；

步骤5、内蒙皮成型：采用VARI成型工艺，具体为，在内蒙皮面板预制体上依次铺放脱模布、VAP膜、透气毡，制袋并固化成型，得到内蒙皮加工件，经过打磨、切割，得到内蒙皮制件；

步骤6、胶接内蒙皮与外蒙皮：利用胶膜、胶接工装、胶接气囊胶接内蒙皮与外蒙皮，得到碳纤维双面板加筋结构件。

进一步地，所述步骤1、2、4铺贴织物过程中，每3-8层热预压一次，铺贴第一层时单独热预压。

进一步地，所述步骤6中，所用的气囊为耐高温、变曲率气囊。

进一步地，VARI成型工艺所使用的树脂基体采用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、双马树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂中的一种或两种以上组合。

进一步地，碳纤维织物采用单向布、双轴向布、三轴向布、平纹布、缎纹布或斜纹布。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

（1）本发明利用复合材料VARI成型工艺，相比于传统的热压罐成型大大的降低了制造成本。

（2）本发明采用了双面板加筋结构，大大提高了加筋面板结构力学性能。

（3）本发明所采用的筋条为“C”型加强筋结构，力学性能优异。

（4）本发明所采用的筋条外蒙皮面板一体成型的工艺，降低二次胶接成本。

（5）本发明碳纤维双面板加筋结构件具有高强度、高模量、轻量化的特点。

（6）本发明碳纤维双面板加筋结构件大大的提高了加筋结构制件的防腐蚀能力和使用寿命。

（7）本发明碳纤维双面板加筋结构件由于其制备材料性能优异，且结构的设计合理，有很好的耐高温、高压的特性。

（8）本发明的碳纤维双面板加筋结构件可广泛应用于各个技术领域。