[发明专利]一种热塑性复合材料网格结构件的成型方法

说明书

本申请实施例中提供了一种热塑性复合材料网格结构件的成型方法，制造与待成型热塑性网格结构件相对应的辅助成型装置；分切预浸带得到预浸丝；进行网格筋条的铺放成型，不同方向筋条等厚度交替铺放，在节点区域进行打断处理；直至网格筋条中的预浸丝铺层达到预定高度；调节辅助成型装置的高度，使网格筋条与辅助成型装置的高度偏差大于或等于预设偏差值；对网格筋条进行超声辊去应力后处理操作，并进行辅助支撑，再次对半成品构件进行超声辊去应力后处理操作。相对于热固性网格结构，对模具、热压罐等高成本工艺装备需求降低，有利于制造成本降低；实现网格舱段高效高质量制造，大幅度提高构件复合材料的成型质量和成型效率，经济和社会效益前景可观。

技术领域

本申请涉及复合材料制造技术领域，具体地，涉及一种热塑性复合材料网格结构件的成型方法。

背景技术

针对热塑性自动铺放技术已经进行多年研究，在材料、铺放工艺、加热元件与设备研制等方面取得了诸多成果。基于自动铺放的热塑性复合材料增材制造技术仍然存在一些技术难点。热塑性树脂粘度高，按照经典的高分子蠕动理论，在铺放过程中，层与层分子扩散困难，其次，局部多次加热容易引起结构内部较大的残余应力，从而导致结构制造变形；另外，多次加热、快速的降温速率有可能影响结晶度。国外通过多年的技术攻关，已经在热塑性复合材料自动铺放技术方面取得长足的进步。通过调整铺放过程中的工艺参量可实现高质量铺放成型，已应用于飞机平尾壁板、直升机机身壁板等蒙皮格栅结构等，但对于网格结构，国外采用连续纤维3D打印的方式进行了网格成型，其成型过程中压实力较小，致使层间空隙率较大，制造的网格结构承载能力差，不适于航天领域主承力结构的使用。

发明内容

本申请实施例中提供了一种热塑性复合材料网格结构件的成型方法，以解决现有网格成型过程中压实力较小，致使层间空隙率较大，制造的网格结构承载能力差，不满足航天领域主承力结构的使用需求的问题。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种热塑性复合材料网格结构件的成型方法，包括：

(1)制造与待成型热塑性网格结构件相对应的辅助成型装置；

(2)制备预浸带，分切所述预浸带得到预定宽度的预浸丝；

(3)将一层预浸丝铺放在所述辅助成型装置中，进行网格筋条的铺放成型，不同方向筋条等厚度交替铺放，在节点区域进行打断处理；

(4)重复步骤(3)，直至网格筋条中的预浸丝铺层达到预定高度；

(5)调节所述辅助成型装置的高度，使网格筋条与所述辅助成型装置的高度偏差大于或等于预设偏差值；

(6)重复步骤(3)～(5)，直至网格筋条高度达到设计值；

(7)对网格筋条进行超声辊去应力后处理操作，得到半成品构件；

(8)对所述半成品构件进行辅助支撑，并再次对所述半成品构件进行超声辊去应力后处理操作；

(9)对上一步所得产物进行打磨及去飞边，得到热塑性复合材料网格结构件。

可选地，所述预定宽度为网格筋条宽度的1/n(n为≥1的整数)。

可选地，所述步骤(3)的在节点区域进行打断处理，具体包括：

将两向或多向预浸丝交叉铺放的节点处多余的预浸丝厚度去除，仅使某一方向的预浸丝保持连续，节点处剩余的预浸丝厚度与单向筋条处的厚度一致。

可选地，所述步骤(3)之后，所述方法还包括：

当网格筋条的节点之间的长度小于或等于120mm时，通过超声焊接成型。