一种大厚度复合材料裙的加工方法技术

本发明专利技术涉及树脂基纤维增强复合材料预浸料热压罐成型技术领域，特别是一种大厚度复合材料裙的加工方法，其包括以下步骤：准备材料；模具准备；铺叠；组装封袋；固化；脱模；其特征在于，在铺叠过程中，铺叠预设厚度的复合材料后，对复合材料和模具整体进行预压实。本发明专利技术提供的加工方法中，在铺叠的过程中，对复合材料进行预压实，能够有效消除复合材料层间的气泡、改善层间粘接质量，使复合材料坯料的压实更加紧密。从而能够提高复合材料裙的质量。

A Machining Method of Composite Skirt with Large Thickness

The invention relates to the technical field of hot-pressing tank forming of resin-based fiber reinforced composite preprepreg, in particular to a processing method of composite skirt with large thickness, which includes the following steps: preparation of materials; die preparation; laying; assembling and sealing bags; curing; demoulding; characteristics: in the course of laying, after laying the composite material with preset thickness, the composite material and the whole die are integrated. Pre-compaction. In the processing method provided by the invention, the composite material is pre-compacted in the course of stacking, which can effectively eliminate the bubbles between layers of the composite material, improve the bonding quality between layers, and make the compaction of the composite material billet more compact. Therefore, the quality of composite skirt can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种大厚度复合材料裙的加工方法
本专利技术涉及树脂基纤维增强复合材料预浸料热压罐成型
，特别是一种大厚度复合材料裙的加工方法。
技术介绍
火箭/导弹发动机壳体要实现级间连接或与其它部件的连接，必须依靠壳体级间复合材料裙来实现，以有效实现级间推力的传递。复合材料裙承受轴向拉伸、轴向压缩、环向拉伸、弯曲、剪切等多种载荷，载荷工况复杂；复合材料具有密度小、比强度高、比模量高、耐腐蚀性好等优点，被广泛应用于航空航天领域。热压罐法是制备高性能航空航天复合材料的主要方法；该方法已成功应用于火箭/导弹发动机复合材料裙的成型；对于厚度较小的复合材料裙，通常直接用预浸料铺放至期望厚度的产品，期间根据需要采用常温抽真空预抽的方法以改善预浸料层间质量，封袋后将产品及模具同时放入热压罐，在一定温度、压力和时间下固化成型；对于大厚度(厚度≥10mm)的复合材料裙，由于预浸料铺放过程中通过常温抽真空预抽的方法对铺层的压实程度有限，会导致产品固化后的内部出现孔隙较多，甚至出现较大的分层缺陷；另外，压实不充分区域固化前厚度偏厚，在热压罐固化过程中，在热压罐压力作用下，压实不充分区域容易出现凹陷、内部纤维褶皱等缺陷，产品表面质量差，纤维褶皱也会导致产品力学性能下降，产品质量稳定性较差。因此，有效、稳定提高大厚度复合材料裙预浸料铺层间的压实情况成为提高大厚度复合材料裙产品内部质量的关键。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对现有技术存在的大厚度复合材料裙产品质量稳定性较差的问题，提供一种工艺简单、能够提高大厚度复合材料裙产品预浸料铺层间压实程度，降低产品内部孔隙率和分层缺陷、有效保证产品表面质量，防止内部纤维褶皱而导致力学性能下降。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种大厚度复合材料裙的加工方法，包括以下步骤：准备材料；模具准备；铺叠；组装封袋；固化；脱模；其特征在于，在铺叠过程中，铺叠预设厚度的复合材料后，对复合材料和模具整体进行预压实。本专利技术提供的加工方法中，在铺叠的过程中，对复合材料进行预压实，能够有效消除复合材料层间的气泡、改善层间粘接质量，使复合材料坯料的压实更加紧密。从而能够提高复合材料裙的质量。作为本专利技术的优选方案，所述预压实包括常温预压实和/或热预压实；所述常温预压实包括以下操作：将模具和铺层整体放入真空袋膜中，形成真空系统，对该真空系统抽真空；所述热预压实包括以下操作：将模具和铺层整体放入热压罐中，施加真空，施加压力载荷和温度载荷。通过上述的方式进行预压实。在实际操作中，用于可以根据复合材料裙的厚度和质量要求，选择采用常温预压实操作、热预压实操作，也可以既进行常温预压实操作又进行热预压实操作。作为本专利技术的优选方案，在所述常温预压实操作中，对该真空系统抽真空，直至真空度不小于-0.09bar。在常温预压实操作中，通过保证真空度，保证预压实的强度，保证复合材料层间气泡被消除。作为本专利技术的优选方案，在铺叠的过程中，对首个铺层进行常温预压实。在首个铺层铺设完成后，即进行一次压实，可以使铺层与模具之间贴合紧密，从而保证复合材料裙的表面平整。作为本专利技术的优选方案，在对首个铺层进行常温预压实后，后续每隔若干个铺层进行一次常温预压实。作为本专利技术的优选方案，后续每隔三个铺层进行一次常温预压实。通过上述操作，每个三层进行一次常温预压实，能够在消除层间间隙的同时，保证各层都相对均匀地受到常温预压实的压实力。作为本专利技术的优选方案，在所述热预压实操作中，在热压罐中对模具和铺层施加真空，直至真空度不小于-0.09bar，施加压力载荷的大小为6.8bar-7.2bar，施加温度载荷的大小为75℃到85℃，温度载荷的作用时间范围为60min-90min。在热预压实操作中，通过在通过真空度作用一定的压紧力，再加上压力载荷，辅助进行压紧。通过施加温度载荷，复合材料树脂基体会产生一定程度的软化和流动，有利于消除复合材料铺层间的间隙，通过施加真空，可以将复合材料铺层间的气体抽走，消除层间气泡；通过施加压力，可以进一步压缩复合材料铺层，让复合材料铺层间更加密实。作为本专利技术的优选方案，每铺叠8mm-12mm的复合材料，进行一次热预压实操作。作为本专利技术的优选方案，每铺叠10mm的复合材料，进行一次热预压实操作。在铺叠一定厚度的复合材料后，进行一次热压实操作，既能够有效改善层间粘接质量，又能够避免热压实次数过多而导致操作过于复杂。作为本专利技术的优选方案，在铺叠步骤中，完成在热预压实操作后，在坯料上继续铺设剩余的复合材料铺层。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的加工方法中，在铺叠的过程中，对复合材料进行预压实，能够有效消除复合材料层间的气泡、改善层间粘接质量，使复合材料坯料的压实更加紧密，从而能够提高复合材料裙的质量。尤其适用于大厚度复合材料裙的加工。附图说明图1为本专利技术实施例提供的复合材料裙与模具的结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的复合材料裙的结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的模具的结构示意图。图4为本专利技术提供的加工方法中预压实步骤的示意图。图5为图4中C部的局部放大图。图6为本专利技术提供的加工方法中的组装封袋时的示意图。图7为图6中D部的局部放大图。图标：1-复合材料裙；22-模体；21-盖板；4-有孔隔离膜；5-透气毡；6-真空袋膜；7-无孔隔离膜；2-模具；8-密封胶条。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1请参阅图1-7。本专利技术实施例提供了一种大厚度复合材料裙1的加工方法。这种复合材料裙1的加工方法包括以下步骤：S1.准备材料：将复合材料片解冻，并进行复合材料片的裁切。S2.模具2准备：清理模具2，在模具2上施工脱模剂。使得在加工完成后，能够方便地进行脱模处理。S3.铺叠：铺叠步骤包括：S31.设计铺层方案；S32.按铺层方案将复合材料铺设到模具2上。具体的：S31.设计铺层方案：先通过三维建模软件建立复合材料裙1的三维模型，然后分析复合材料裙1的结构特点和载荷工况，根据复合材料裙1的结构特点和载荷工况设计铺层方案。在复合材料裙1的厚度具有变化的部分，例如，在锥段处，复合材料铺层的长度逐渐变化，使得复合材料裙1的厚度逐渐变化。按照上述的铺层方案进行复合材料的铺层，能够使得到的复合材料裙1具有较强的承载能力，在加工中不易产生变形和翘曲。S32.按铺层方案铺设复合材料层：在本实施例中，请参阅图3，所采用的模具2包括模体22和盖板21。盖板21用于设置模体22的上方，即：在将模具2和复合材料整体放入到热压罐中时，盖板21位于模体22的上方。模体22的上端面与盖板21配合。在步骤S22中，铺设的复合材料在模体22上的高度高于模体22的上端面。使得在盖板21与模体22的上端面配合时，盖板21会对模体22的上端面施加压力。在铺设的过程中，若复合材料片的尺寸与复合材料裙1的尺寸存在误差，使得复合材料片的尺寸略小于复合材料裙1所需要的尺寸，使得复合材料片与模具2之间存在微小的间隙，则在固化的过程中，复合材料层间的树脂会溢出并填充该间隙。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大厚度复合材料裙的加工方法，包括以下步骤：准备材料；模具准备；铺叠；组装封袋；固化；脱模；其特征在于，在铺叠过程中，铺叠预设厚度的复合材料后，对复合材料和模具整体进行预压实。

【技术特征摘要】
1.一种大厚度复合材料裙的加工方法，包括以下步骤：准备材料；模具准备；铺叠；组装封袋；固化；脱模；其特征在于，在铺叠过程中，铺叠预设厚度的复合材料后，对复合材料和模具整体进行预压实。2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述预压实包括常温预压实和/或热预压实；所述常温预压实包括以下操作：将模具和铺层整体放入真空袋膜中，形成真空系统，对该真空系统抽真空；所述热预压实包括以下操作：将模具和铺层整体放入热压罐中，施加真空，施加压力载荷和温度载荷。3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，在所述常温预压实操作中，对该真空系统抽真空，直至真空度不小于-0.09bar。4.根据权利要求2或3所述的加工方法，其特征在于，在铺叠的过程中，对首个铺层进行常温预压实。5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，在对首个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李书军，陈剑，尹军华，杨自燕，周才超，石小平，谷雨，
申请(专利权)人：成都联科航空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51