[发明专利]一种带加载片的复合材料试样共固化成型装置和方法

说明书

本发明公开了一种带加载片的复合材料试样共固化成型装置和方法，成型装置由配合使用的回字型加载片胚料与垫板、试样胚料、工艺销组成。采用本方法制造的带加载片复合材料试样，仅需一次固化成型，热压罐、铣床等生产资源占用少，加载片与试样粘结强度高，外形尺寸精确。

技术领域

本发明涉及复合材料零件制造领域，特别是一种带加载片的复合材料试样共固化成型装置和方法。

背景技术

复合材料具有比强度、比模量高，耐腐蚀，可设计强等突出优点。近年来，在航空、航天等高新技术领域得到了极其广泛的应用。

按照组合时，次级零件固化状态的不同，复合材料零件的成型工艺可分为共固化，共胶接和二次胶接三类。采用共固化工艺，组合时，所有次级零件均未固化。采用共胶接工艺，组合时，至少有一个次级零件未固化。采用二次胶接工艺，组合时，所有次级零件均已固化。

带加载片的复合材料试样是一种典型的测试复合材料力学性能的试样结构，广泛应用于材料力学性能分析、许用值测试、承载特性验证等场合。目前，行业内通常采用二次胶接工艺制造带加载片的复合材料试样。即先将加载片、试样单独固化成型，铣切至所需尺寸。然后使用胶膜将加载片与试样粘结在一起。此方法虽然能够制造出所需试样，但是，存在如下不足：(1)加载片和试样需分别固化、铣切，然后二次胶接。热压罐、铣床的占用时间较长；(2)加载片和试样均需固化2次，影响试样力学性能的准确性；(3)加载片与试样为刚性配合，容易出现局部配合间隙超差，影响加载片与试样的粘接强度，进而影响测试结果。

由此，迫切需要一种带加载片的复合材料试样共固化成型装置和方法，减少设备占用时间，提高加载片与试样的粘接强度。

发明内容

本发明公开了一种带加载片的复合材料试样共固化成型装置和方法，采用本方法制造的带加载片的复合材料试样，仅需一次固化成型，热压罐、铣床等生产资源占用少，加载片与试板粘结强度高，外形尺寸精确。

一种带加载片的复合材料试样共固化成型装置和方法，包括加载片胚料、试样胚料、垫板、工艺销，设在试样胚料上下表面的加载片胚料为回字型，回字型型腔内均设有垫板，垫板厚度比固化后加载片的厚度低，垫板周边与回字型型腔周边留有间隙，上下垫板通过工艺销连接在一起。回字型加载片胚料型腔的宽度或长度与复合材料试样同侧加载片的间距一致。垫板厚度比固化后加载片的厚度低0.2mm～0.5mm。垫板周边与回字型型腔周边有0.1mm～0.2mm的间隙。试样胚料与回字型加载片胚料的外形均不为正方形，且保持一致。试样胚料上带有定位孔，与垫板上的定位孔同轴，为工艺销通过孔。工艺销与垫板上的定位孔为间隙配合，其长度与带加载片的复合材料试样的最大厚度一致。

成型过程如下：

1按加载片的铺层角度及顺序，将预浸料铺贴成加载片胚料，抽真空压实；

2按所需尺寸，将加载片胚料裁剪成回字型；

3在垫板的外表面包覆一层脱模布；

4将垫板放置在加载片胚料的回字型型腔内；

5按试样的铺层角度及顺序，将预浸料铺贴成试样胚料，抽真空压实；

6将试样胚料裁剪至所需尺寸，并钻制工艺销通过孔；

7在试样胚料的上、下两面各放置一层胶膜；

8将2个套合有垫板的回字型加载片胚料与1个试板胚料组合，试板胚料

在回字型加载片胚料之间；

9使用工艺销将组合好的试板胚料和回字型加载片胚料固定；

10制作真空袋，进热压罐固化；

11拆除真空袋；

12将所有工艺销取出；