一种圆柱形复合材料网格结构制备方法技术

本发明专利技术提供了一种圆柱形复合材料网格结构制备方法，通过泡沫定型，泡沫表面开槽，泡沫开槽凹面处理，网格湿法缠绕，旋转固化，脱模等步骤，实现一体缠绕、共固化，一次性成型复合材料。本发明专利技术采用网格结构湿法缠绕一体成型和网格单元化处理；网格结构湿法连续缠绕，降低成本，提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于复合材料工艺制造领域，具体为一种复合材料网格结构的制备方法。
技术介绍
复合材料格栅增强结构由加强肋与蒙皮组成，加强肋呈正多边形网格分布，结构表现各向异性。复合材料格栅结构具有极高的比强度与比刚度性能，且结构稳定性突出。与传统的复合材料光壳结构、夹芯结构制品相比，通过对复合材料格栅结构参数进行优化更容易实现轻质量、大体积。复合材料网格结构通常是薄壁圆筒或圆锥壳，一般由与壳体轴线成一定夹角±Ф的纵向筋和环向筋组成，可应用于火箭整流罩、级间段，飞机机身或太空望远镜主体结构等等。国内有很多人进行过网格点阵结构方面的研究，大都偏向于试验研究。例如，关于金子塔点阵圆柱壳、四面体复合材料点阵夹芯板等的制备工艺i，采用预浸料铺贴、热压固化。关于圆柱壳夹芯Kagome点阵制造与测试，采用预浸料铺贴、缠绕，热压固化。关于木模上装配硅橡胶膜，以湿法缠绕制备玻璃纤维复合材料网格结构。以上所采用预浸料缠绕\\铺贴，热压固化，制造成本高昂，或木模湿法缠绕，制品表面质量较差。上海复合材料科技有限公司专利技术专利《一种适用于卫星网格状复合材料承力筒的成型方法》(申请号：201410693176.X)，以高精度数控缠绕机干法缠绕，热压共固化。产品质量稳定，但成本高昂。众多的研究者在试制网格圆柱壳实验时，几乎都选择了预浸料作为主实验原材料，固化方式都是热压固化，虽然制品质量稳定，但对原材料和工艺过程都要求严格。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种一体缠绕、共固化，一次性成型复合材料网格结构的制造方法。本专利技术提供的技术方案是：一种圆柱形纤维复合材料网格结构的制备方法，由以下步骤完成：1)泡沫定型：将泡沫贴在模具表面，以60℃～100℃的热风软化泡沫，边吹热风边卷曲泡沫，直至泡沫卷曲至圆柱状裹在圆柱形模具上，裁剪多余泡沫，耐热薄膜勒紧固定，放入烘箱，保温定型；2)泡沫表面开槽：按照缠绕网格线型设计路径，泡沫表面开槽；3)泡沫开槽凹面处理：铺贴脱模布覆盖整个凹槽；4)网格湿法缠绕：模具两端加销钉工装环，按照网格设计线型严格布置销钉环相对位置和绝对位置，销钉环边缘密封胶封堵，每个销钉都用脱模布包裹，纤维浸胶后,按照设计线型编制缠绕程序，调整、控制工作现场温湿度，配置树脂，以缠绕机湿法缠绕网格5)旋转固化；6)脱模：沿销钉环切割制品，卸下销钉环，脱管机脱模。一种圆柱形复合材料网格结构的制备方法，包括网格结构和外蒙皮，其特征在于所述制备方法由以下步骤完成：1)泡沫定型：将泡沫贴在模具表面，以60℃～100℃的热风软化泡沫，边吹热风边卷曲泡沫，直至泡沫卷曲至圆柱状裹在圆柱形模具上，裁剪多余泡沫，耐热薄膜勒紧固定，放入烘箱，保温定型；2)泡沫表面开槽：按照缠绕网格线型设计路径，泡沫表面开槽；3)泡沫开槽凹面处理：铺贴脱模布覆盖整个凹槽；4)网格湿法缠绕:模具两端加销钉工装环，按照网格设计线型严格布置销钉环相对位置和绝对位置，销钉环边缘密封胶封堵，每个销钉都用脱模布包裹，泡沫两端以密封胶封堵，密封胶封堵高度低于泡沫，纤维浸胶后，按照设计线型编制缠绕程序，调整、控制工作现场温湿度，配置树脂，以缠绕机湿法缠绕网格；5)外蒙皮湿法缠绕：按照步骤4)的方法按照外蒙皮设计线型以缠绕机对外蒙皮湿法缠绕；6)旋转固化；7)脱模：沿销钉环切割制品，卸下销钉环，脱管机脱模。一种圆柱形复合材料网格结构的制备方法，包括内蒙皮、网格夹芯结构和外蒙皮，所述制备方法由以下步骤完成：1)泡沫定型：将泡沫贴在模具表面，以60℃～100℃的热风软化泡沫，边吹热风边卷曲泡沫，直至泡沫卷曲至圆柱状裹在圆柱形模具上，裁剪多余泡沫，耐热薄膜勒紧固定，放入烘箱，保温定型；2)内蒙皮湿法缠绕：在内蒙皮表面涂上结构胶，裹上预成型的泡沫，结构胶胶结泡沫，泡沫表面裹上一层聚氨酯薄膜放入烘箱，勒紧，旋转初固化；3)泡沫表面开槽：按照缠绕网格线型设计路径，泡沫表面开槽；4)泡沫开槽凹面处理：铺贴脱模布覆盖整个凹槽；5)网格湿法缠绕:模具两端加销钉工装环，按照网格设计线型严格布置销钉环相对位置和绝对位置，销钉环边缘密封胶封堵，每个销钉都用脱模布包裹，按照网格设计线型编制缠绕程序，调整、控制工作现场温湿度，配置树脂，以缠绕机湿法缠绕网格；6)外蒙皮湿法缠绕：按照步骤5)的方法按照外蒙皮设计线型以缠绕机对外蒙皮湿法缠绕；7)旋转固化；8)脱模：沿销钉环切割制品，卸下销钉环，脱管机脱模。所述泡沫为硬质泡沫或轻质泡沫。所述泡沫为硬质泡沫为聚氨酯泡沫，轻质泡沫为聚酯泡沫或PET泡沫。湿法缠绕所用纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种混杂。旋转固化的升温速率为0～3℃/min，转速为1r/min-30r/min。所述步骤2)中，旋转初固化的固化制度为：60℃/2h+100℃/2h，升温速率为1℃/min。本专利技术采用网格结构湿法缠绕一体成型和网格单元化处理；网格结构湿法连续缠绕，降低成本，提高生产效率。附图说明图1是本专利技术网格结构图。图2是网格加外蒙皮示意图。图3是内、外蒙皮示意图。图4是泡沫单元简要示意图一。图5是泡沫单元简要示意图二。图6是外蒙皮、网格、夹芯、内蒙皮复合网格结构示意图一。图7是外蒙皮、网格、夹芯、内蒙皮复合网格结构示意图二。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。实施例1以附图1结构为示例，仅网格结构而无内外蒙皮，假定成型网格结构制品内径为138mm，长600mm，厚5mm。以下述制备方法来实施。1)清理模具：用抹布蘸丙酮擦拭干净模具表面，待丙酮挥发干净后，模具表面涂抹一层薄而均匀的脱模剂，模具晾干30min后待用；2)PET泡沫定型：使用直径为133mm的圆柱模具，选用10mm厚的PET泡沫，按照制品尺寸裁剪泡沫(留足余量)，使用热风枪，以60℃～100℃的热风软化泡沫，边吹热风边卷曲泡沫，直至泡沫卷曲至圆柱状裹在圆柱模具上。裁剪多余泡沫，耐热薄膜勒紧固定。放入烘箱，120℃保温2h定型；3)泡沫表面CNC开槽：按照缠绕网格线型设计路径，泡沫表面开槽；4)泡沫开槽凹面处理：铺贴脱模布覆盖整个凹槽，压实；5)网格湿法缠绕:模具两端加销钉工装环，按照网格设计线型严格布置销钉环相对位置和绝对位置，销钉环边缘密封胶封堵，每个销钉都必须用脱模布包裹，按照设计线型编制缠绕程序，调整、控制工作现场温湿度，配置树脂，以5轴高精度缠绕机湿法缠绕网格；6)放入烘箱，旋转固化：固化制度为：100℃/2h+120℃/6h，即先在100℃下固化2小时，再在120℃下固化6小时，旋转固化的升温速率为1℃/min，转速为6r/min；7)脱模：沿销钉环切割制品，卸下销钉环，脱管机脱模，清除泡沫，制品再后加工处理。实施例2以附图2结构为示例，包括网格结构和外蒙皮，假定成型网格结构制品内径为138mm，长600mm，网格肋厚5mm。采用下述制备方法来实施。步骤1)-4)与实施例1完全相同；5)网格湿法缠绕:模具两端加销钉工装环，按照网格设计线型严格布置销钉环相对位置和绝对位置，销钉环边缘密封胶封堵，每个销钉都必须用脱模布包裹，泡沫两端以密封胶封堵，密封胶封堵高度低于泡沫。按照设计线型编制缠绕程序。调整、控制工作现场温湿度，配置树脂，以5轴高精度缠绕机湿法缠绕网格；6)外蒙皮湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆柱形纤维复合材料网格结构的制备方法，其特征在于所述制备方法由以下步骤完成：1)泡沫定型：将泡沫贴在模具表面，以60℃～100℃的热风软化泡沫，边吹热风边卷曲泡沫，直至泡沫卷曲至圆柱状裹在圆柱形模具上，裁剪多余泡沫，耐热薄膜勒紧固定，放入烘箱，保温定型；2)泡沫表面开槽：按照缠绕网格线型设计路径，泡沫表面开槽；3)泡沫开槽凹面处理：铺贴脱模布覆盖整个凹槽；4)网格湿法缠绕：模具两端加销钉工装环，按照网格设计线型严格布置销钉环相对位置和绝对位置，销钉环边缘密封胶封堵，每个销钉都用脱模布包裹，纤维浸胶后,按照设计线型编制缠绕程序，调整、控制工作现场温湿度，配置树脂，以缠绕机湿法缠绕网格5)旋转固化；6)脱模：沿销钉环切割制品，卸下销钉环，脱管机脱模。

【技术特征摘要】
1.一种圆柱形纤维复合材料网格结构的制备方法，其特征在于所述制备方法由以下步骤完成：1)泡沫定型：将泡沫贴在模具表面，以60℃～100℃的热风软化泡沫，边吹热风边卷曲泡沫，直至泡沫卷曲至圆柱状裹在圆柱形模具上，裁剪多余泡沫，耐热薄膜勒紧固定，放入烘箱，保温定型；2)泡沫表面开槽：按照缠绕网格线型设计路径，泡沫表面开槽；3)泡沫开槽凹面处理：铺贴脱模布覆盖整个凹槽；4)网格湿法缠绕：模具两端加销钉工装环，按照网格设计线型严格布置销钉环相对位置和绝对位置，销钉环边缘密封胶封堵，每个销钉都用脱模布包裹，纤维浸胶后,按照设计线型编制缠绕程序，调整、控制工作现场温湿度，配置树脂，以缠绕机湿法缠绕网格5)旋转固化；6)脱模：沿销钉环切割制品，卸下销钉环，脱管机脱模。2.一种圆柱形复合材料网格结构的制备方法，包括网格结构和外蒙皮，其特征在于所述制备方法由以下步骤完成：1)泡沫定型：将泡沫贴在模具表面，以60℃～100℃的热风软化泡沫，边吹热风边卷曲泡沫，直至泡沫卷曲至圆柱状裹在圆柱形模具上，裁剪多余泡沫，耐热薄膜勒紧固定，放入烘箱，保温定型；2)泡沫表面开槽：按照缠绕网格线型设计路径，泡沫表面开槽；3)泡沫开槽凹面处理：铺贴脱模布覆盖整个凹槽；4)网格湿法缠绕:模具两端加销钉工装环，按照网格设计线型严格布置销钉环相对位置和绝对位置，销钉环边缘密封胶封堵，每个销钉都用脱模布包裹，泡沫两端以密封胶封堵，密封胶封堵高度低于泡沫，纤维浸胶后，按照设计线型编制缠绕程序，调整、控制工作现场温湿度，配置树脂，以缠绕机湿法缠绕网格；5)外蒙皮湿法缠绕：按照步骤4)的方法按照外蒙皮设计线型以缠绕机对外蒙皮湿法缠绕；6)旋转固化；7)脱模：沿销钉环切割制品，卸下销钉环，脱管机脱模。3.一种圆柱形复合材料网格结构的制备方法，包括内蒙皮、网格夹芯结...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢昌江，陈明新，谢怀勤，蔡德军，梁海波，
申请(专利权)人：江苏恒神股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32