一种复合材料帽型加筋壁板整体成型方法技术

本发明专利技术属于复合材料成型领域，涉及一种复合材料帽型加筋壁板整体成型方法。本发明专利技术采用支撑芯模真空袋筒在帽型长桁内腔内展开，从而实现利用真空袋筒整体成型帽型加筋壁板，支撑芯模可使真空袋在帽型长桁内腔内较好地展开，避免了真空袋在狭小空间内的架桥，降低了后期质量风险。真空袋和支撑芯模成本远低于气囊和橡胶芯模，支撑芯模成本较低且可重复使用，因此大大降低了帽型加筋壁板整体成型制造成本。由于支撑芯模在帽型加筋壁板固化之前已经取出，避免了固化过程中的架桥。相比传统方案，制造完成后真空袋极易从帽型长桁内拔出，大大降低了脱模难度和风险，实现了大尺寸帽型加筋壁板整体成型制造。

Integral forming method of composite hat type stiffened panel

The invention belongs to the field of composite material forming, and relates to an integral forming method of composite material cap stiffened panel. The invention adopts the support core mold vacuum bag barrel to unfold in the cap-shaped long truss inner cavity, thereby realizing the integral molding of the cap-shaped stiffened wall plate by the vacuum bag barrel, and the support core mold can make the vacuum bag well unfold in the cap-shaped long truss inner cavity, thus avoiding the bridge of the vacuum bag in the narrow space, and reducing the later quality risk. The cost of vacuum bag and support mandrel is much lower than that of air bag and rubber mandrel. The cost of support mandrel is lower and can be reused. Therefore, the manufacturing cost of integral molding of hat stiffened panel is greatly reduced. Since the supporting core mold has been removed before the cap stiffened panel solidifies, the bridge erection during solidification is avoided. Compared with the traditional method, the vacuum bag is easy to be pulled out from the long hat truss after manufacturing, which greatly reduces the difficulty and risk of demoulding, and realizes the integral molding and manufacturing of large-size hat stiffened panel.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料帽型加筋壁板整体成型方法
本专利技术属于复合材料成型领域，涉及一种复合材料帽型加筋壁板整体成型方法。
技术介绍
随着航空制造技术的发展，新一代大型客机上复合材料的用量超过50％，已经从传统的非承力件、次承力件过渡到主承力件。帽型加筋壁板由于其较高的刚度和减重效率，在飞机机身、机翼等部位上大量使用。帽型加筋壁板由于帽型长桁的空心结构，与传统结构的整体成型方法有较大差异，难度也较大。传统的帽型加筋板成型一般采用气囊法或者橡胶芯模法。但是两种方案均无法满足对复合材料低成本及可靠性制造的要求。气囊法是采用橡胶气囊作为传压介质的成型方案，缺点是气囊的制造成本较高，且可靠性差，重复利用率极低，在使用过程中存在破损渗气的风险。固化成型后，气囊较难拔出，不适用于大尺寸复合材料构件的成型。橡胶芯模法是利用实心橡胶芯模作为帽型长桁支撑芯模具，固化后将芯模拔出的方案。缺点是壁板成型时橡胶芯模受高温及压力易产生较大变形，产品型面尺寸较差，且由于芯模传压效果不好，蒙皮区域受压效果差，产品质量不好。对于要求严格的航空制造业，上述两种方案显然是无法满足航空飞行器对产品德高质量要求的。
技术实现思路
本专利技术目的针对帽型加筋壁板整体成型需求，专利技术了一种利用支撑芯模辅助真空袋的成型方案从而实现真空袋直接加压成型帽型加筋壁板。本专利技术的技术解决方案包含以下步骤：(1)先将预浸料在长桁工装上制造成帽型长桁，然后按照实际尺寸裁剪长桁尺寸；(2)将真空袋筒按照帽型长桁长度裁剪后，留出封装用余量，将支撑芯模放入真空袋内将真空袋撑开，支撑芯模四个边角与帽型长桁的内型腔贴合，对于自带脱模层的真空袋，直接放入帽型长桁型腔内；对于无脱模层的真空袋，需在真空袋外包裹脱模材料或刷涂脱模剂；(3)将帽型长桁在蒙皮上定位、封装，然后抽真空将长桁在蒙皮上压实；(4)将支撑芯模拔出，真空袋留在帽型长行腔内；(5)进热压罐整体成型，固化后将真空袋及其他脱模材料拔出，即可完成制造。所述的预浸料为纤维增强树脂基预浸料，纤维为碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维，树脂为环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂或氰酸酯树脂。所述的帽型长桁为未固化的、预固化的或固化完成的。所述的支撑芯模为空心薄壁结构，材质为塑料、橡胶、金属或复合材料。所述的热压罐整体成型为共固化成型、共胶接成型、二次胶接成型。本专利技术具有的优点和有益效果：本专利技术采用支撑芯模真空袋筒在帽型长桁内腔内展开，从而实现利用真空袋筒整体成型帽型加筋壁板，支撑芯模可使真空袋在帽型长桁内腔内较好地展开，避免了真空袋在狭小空间内的架桥，降低了后期质量风险。真空袋和支撑芯模成本远低于气囊和橡胶芯模，支撑芯模成本较低且可重复使用，因此大大降低了帽型加筋壁板整体成型制造成本。由于支撑芯模在帽型加筋壁板固化之前已经取出，避免了固化过程中的架桥。相比传统方案，制造完成后真空袋极易从帽型长桁内拔出，大大降低了脱模难度和风险，实现了大尺寸帽型加筋壁板整体成型制造。附图说明图1为采用支撑芯模和筒状真空袋制造帽型加筋壁板的方法实现步骤示意图。具体实施方式(1)先将预浸料在长桁工装上制造成帽型长桁，然后按照实际尺寸裁剪长桁尺寸；(2)将真空袋筒按照长桁长度裁剪后，留出封装用余量，将支撑芯模放入真空袋内将真空袋撑开，对于自带脱模层的真空袋，可直接放入帽型长桁型腔内；对于无脱模层的真空袋，可在真空袋外包裹脱模材料或刷涂脱模剂；(3)将帽型长桁在蒙皮上定位，然后抽真空将长桁在蒙皮上压实，使之在后续操作中不产生滑动错位；(4)将支撑芯模拔出，真空袋留在帽型长行腔内；(5)进热压罐固化，固化后将真空袋及其他脱模材料拔出，即可完成制造。实施例1某大尺寸复合材料帽型加筋壁板无人机机翼，长度12.5米，选用先固化帽型长桁，然后与为固化蒙皮共胶接的整体成型方案。材料选用碳纤维增强中温环氧树脂预浸料。选用AIRTEK公司生产的筒状真空袋RBG500，支撑芯模选用聚丙烯材质的空心薄壁管。先将预浸料铺叠到帽型长桁成型模具上进热压罐固化成型，脱模后加工到长桁名义尺寸。然后将支撑芯模放入真空袋内将真空袋撑开，多余真空袋固定在支撑芯模侧边。将支撑芯模放入清理干净的帽型长桁内腔。然后进行填料填充及胶膜铺贴，完成后进行真空袋试漏检查。保证真空袋无破损泄露后，将帽型长桁定位到铺叠好的蒙皮上，抽真空将帽型长桁在蒙皮上固定，将支撑芯模拔出。进行辅助材料铺放及真空袋制袋封装。完成共胶接后，将帽型长桁内RBG500真空袋拔出即完成零件制造。实施例2某帽型加筋后机身壁板验证件，长度3.6米，选用长桁与蒙皮共固化的整体成型方案。材料选用碳纤维增强高温双马来酰亚胺树脂预浸料。选用AIRTEK公司生产片状真空袋DPT1000，用GS-213密封胶条制成筒状，支撑芯模选用硅橡胶材质的空心管。先将预浸料铺叠到帽型长桁成型模具上制成毛坯，裁剪毛坯到长桁名义尺寸。然后将长桁毛坯放入成型凹模内压实。将支撑芯模放入真空袋内将真空袋撑开，多余真空袋固定在支撑芯模侧边。将支撑芯模放入帽型长桁毛坯内腔。然后进行填料填充及胶膜铺贴，完成后进行真空袋试漏检查。保证真空袋无破损泄露后，将长桁成型模及帽型长桁定位到铺叠好的蒙皮上，抽真空将帽型长桁在蒙皮上固定，将支撑芯模拔出。进行辅助材料铺放及真空袋制袋封装。完成共固化后，将帽型长桁内DPT1000真空袋拔出即完成零件制造。实施例3某帽型加筋中机身壁板1:1典型验证件，长度4.6米，选用预固化长桁和已固化蒙皮共胶接的的整体成型方案。材料选用碳纤维增强高温环氧树脂预浸料。选用AIRTEK公司生产片状真空袋DPT1000，用AIRTEK公司生产的GS-213密封胶条制成筒状，支撑芯模选用聚丙烯材质的空心管。先将预浸料铺叠到帽型长桁成型模具上制成毛坯，裁剪毛坯到长桁名义尺寸。然后将长桁毛坯放入成型凹模内压实，进热压罐进行预固化，与固化温度140°，固化时间1.5小时。将支撑芯模放入真空袋内将真空袋撑开，多余真空袋固定在支撑芯模侧边。将支撑芯模放入帽型长桁毛坯内腔。然后进行填料填充及胶膜铺贴，完成后进行真空袋试漏检查。保证真空袋无破损泄露后，将长桁成型模及帽型长桁定位到铺叠好的蒙皮上，抽真空将帽型长桁在蒙皮上固定，将支撑芯模拔出。进行辅助材料铺放及真空袋制袋封装。完成共固化后，将帽型长桁内DPT1000真空袋拔出即完成零件制造。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料帽型加筋壁板整体成型方法，其特征在于，包含以下步骤：包含以下步骤：(1)先将预浸料在长桁工装上制造成帽型长桁，然后按照实际尺寸裁剪长桁尺寸；(2)将真空袋筒按照帽型长桁长度裁剪后，留出封装用余量，将支撑芯模放入真空袋内将真空袋撑开，支撑芯模四个边角与帽型长桁的内型腔贴合，对于自带脱模层的真空袋，直接放入帽型长桁型腔内；对于无脱模层的真空袋，需在真空袋外包裹脱模材料或刷涂脱模剂；(3)将帽型长桁在蒙皮上定位、封装，然后抽真空将长桁在蒙皮上压实；(4)将支撑芯模拔出，真空袋留在帽型长行腔内；(5)进热压罐整体成型，固化后将真空袋及其他脱模材料拔出，即可完成制造。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料帽型加筋壁板整体成型方法，其特征在于，包含以下步骤：包含以下步骤：(1)先将预浸料在长桁工装上制造成帽型长桁，然后按照实际尺寸裁剪长桁尺寸；(2)将真空袋筒按照帽型长桁长度裁剪后，留出封装用余量，将支撑芯模放入真空袋内将真空袋撑开，支撑芯模四个边角与帽型长桁的内型腔贴合，对于自带脱模层的真空袋，直接放入帽型长桁型腔内；对于无脱模层的真空袋，需在真空袋外包裹脱模材料或刷涂脱模剂；(3)将帽型长桁在蒙皮上定位、封装，然后抽真空将长桁在蒙皮上压实；(4)将支撑芯模拔出，真空袋留在帽型长行腔内；(5)进热压罐整体成型，固化后将真空袋及其他脱模材料拔出，即可完成制...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱启艳，荀国立，陈静，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司基础技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11