一种用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模，包括：硬膜层；硬膜层上下两侧分别为软膜层以及金属箔，硬膜层和金属箔之间设置有柔性衬底；所述金属箔与复合材料构件表面接触。表面光滑的金属箔与复合材料构件外表面直接接触，软硬模层既能提供足够的刚性支撑及均压作用，又能保证良好的型面精度；代替成本较高、工艺性较差的金属靠模，能通过低成本的方法，大大提高热压罐阳模成型的复合材料构件外表面的表面质量。模成型的复合材料构件外表面的表面质量。模成型的复合材料构件外表面的表面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模


[0001]本技术涉及航空复合材料领域，具体涉及一种用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模。

技术介绍

[0002]热压罐成型工艺是目前航空航天复合材料构件的主要成型方法之一，按照重量计算，世界上80％以上的航空航天复合材料构件都是采用热压罐工艺制造的，广泛应用于飞机机身、机翼、整流罩、雷达天线罩等构件。热压罐工艺是将复合材料毛坯、蜂窝夹芯结构或者复合材料胶接结构用真空袋密封在模具上，置于热压罐中，使得复合材料构件在真空状态下，经过升温、加压、保温、降温和卸压的过程，使结构件成为所需要的形状和质量状态的成型工艺方法。成型模具给出了复合材料构件的几何边界，直接决定复合材料成型质量，是热压罐成型方法中最重要的工装，主要分为阳模和阴模两种。
[0003]对于热压罐阴模成型工艺，复合材料构件外表面是与模具直接接触的靠模面，在固化过程中，金属模面可以给复合材料刚性的支撑，起到均压作用。在压力作用下，纤维布织物与模具贴合，流动的树脂可以充分填满模具与织物之间以及织物节点与空格之间的间隙。因此，阴模成型的复合材料外表面均具有良好的表面质量，没有凹坑、针孔等缺陷，其表面粗糙度Ra可以控制0.8
‑
1.6微米。
[0004]对于热压罐阳模成型工艺，复合材料构件外表面是靠真空袋一侧，由于复合材料表面需要铺贴隔离膜、漆布、透气毡等辅助材料，这些辅助材料均为柔性材料，无法像精密的金属模具一样为复合材料表面提供刚性支撑及均压作用，导致阳模成型的复合材料构件外表面存在许多纤维织物纹理、凹坑等缺陷，具有很大的表面波纹度和表面粗糙度。一般通过增加金属靠模的方法来提高阳模成型复合材料的表面质量，但是金属靠模的制造成本较高，而且对阴阳模匹配精度要求很高，容易造成复合材料构件局部型面存在较大误差。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模，降低成本的同时，满足热压罐阳模成型复合材料构件的高表面质量成型。
[0006]为了实现上述任务，本技术采用以下技术方案：
[0007]一种用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模，包括：
[0008]硬膜层；硬膜层上下两侧分别为软膜层以及金属箔，硬膜层和金属箔之间设置有柔性衬底；所述金属箔与复合材料构件表面接触。
[0009]进一步地，所述金属箔为铜箔或铝箔，金属箔的厚度为0.018～ 0.05mm，表面粗糙度≤0.4μm。
[0010]进一步地，所述柔性衬底为PET或PI薄膜中的一种，厚度为0.1～ 0.2mm。
[0011]进一步地，所述硬膜层由1～2层纤维增强树脂基预浸料通过固化得到，每一层纤维增强树脂基预浸料的厚度为0.1～0.2mm。
[0012]进一步地，所述软膜层为硫化橡胶层，软膜层的厚度为2mm～ 5mm。
[0013]进一步地，所述金属箔为0.018mm厚的铜箔，柔性衬底为0.1mm 厚的柔性PET薄膜，所述硬膜层由1层石英纤维增强氰酸酯树脂基预浸料固化得到，厚度为0.2mm，软膜层为厚度5mm硫化橡胶层。
[0014]与现有技术相比，本技术具有以下技术特点：
[0015]本技术提出的多层靠模是由带有柔性衬底的金属箔、硬膜层、软膜层三部分组成的多层结构，表面光滑的金属箔与复合材料构件外表面直接接触，软硬膜层既能提供足够的刚性支撑及均压作用，又能保证良好的型面精度；代替成本较高、工艺性较差的金属靠模，能通过低成本的方法，大大提高热压罐阳模成型的复合材料构件外表面的表面质量。
附图说明
[0016]图1为本技术的整体结构示意图。
[0017]图中标号说明：1金属箔，2柔性衬底，3硬膜层，4软膜层。
具体实施方式
[0018]参见图1，本技术提供了一种用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模，包括硬膜层3；硬膜层3上下两侧分别为软膜层4以及金属箔1，硬膜层3和金属箔1之间设置有柔性沉底2；其中：
[0019]金属箔1可以为铜箔或铝箔，金属箔1在热压罐阳模成型时与复合材料构件外表面直接接触，保证复合材料具有低表面粗糙度；金属箔1的厚度为0.018～0.05mm，表面粗糙度≤0.4μm。
[0020]柔性沉底2为PET或PI薄膜中的一种，厚度为0.1～0.2mm，耐热性≥200℃；柔性沉底2通过热压的方式固定到金属箔1上。
[0021]硬膜层3用于为柔性金属箔1提供足够的刚性支撑；硬膜层3由 1～2层纤维增强树脂基预浸料通过固化得到，每一层纤维增强树脂基预浸料的厚度为0.1～0.2mm。所述纤维增强树脂基预浸料例如可以是玻璃纤维增强树脂基预浸料或石英纤维增强氰酸酯树脂基预浸料；或者，纤维增强树脂基预浸料中的纤维可以是玻璃纤维、石英纤维、碳纤维等；树脂基体可以为环氧树脂、氰酸酯树脂、双马树脂等。通过固化工艺将硬膜层3与柔性沉底2和软膜层固化在一起。
[0022]软膜层为硫化橡胶层，可以提供均压作用，具有一定柔性，能保证良好的复合材料构件型面精度；在固化前软膜层4选用未硫化的橡胶层，在固化工艺过程中将发生硫化反应形成为所述硫化橡胶层。橡胶种类可以为丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶中的一种。软膜层的厚度为2mm～5mm。
[0023]本技术在应用时，首先将带有柔性沉底2的金属箔1铺放到辅助阳模工装上，然后铺放1
‑
2层纤维增强树脂基预浸料，再铺放一层未硫化橡胶，之后将整体装入到真空袋加热固化后得到多层靠模。
[0024]实施例：
[0025]在本技术的一个实施例中，所述带有衬底的金属箔1为 0.018mm厚的铜箔，衬底为0.1mm厚的柔性PET薄膜，铜箔与PET 薄膜通过热压压合成覆铜箔柔性膜。所述硬膜层3
由1层石英纤维增强氰酸酯树脂基预浸料固化得到，石英纤维为斜纹布，厚度为0.2mm，氰酸酯为双酚A型氰酸酯树脂。所述软膜层由厚度5mm的未硫化丁苯橡胶垫经过高温硫化得到的。
[0026]本技术的多层靠模的制备过程如下：
[0027]步骤1，在阳模工装上铺贴1一层覆铜箔柔性膜，铜箔厚度为 0.018mm，衬底为0.1mm厚的PET薄膜，在不可展曲面处进行开剪处理，拼接缝处允许搭接。
[0028]步骤2，在覆铜箔柔性膜表面铺贴1层石英纤维增强氰酸酯预浸料，石英纤维为0.2mm的斜纹织物，在不可展曲面处可以进行适当拉拽、开剪处理，拼接缝处允许预浸料相互搭接。
[0029]步骤3，铺贴1层未硫化橡胶层，厚度为5mm，在不可展曲面处进行开剪处理，拼接缝处允许搭接。
[0030]步骤4，铺贴隔离膜、毛毡，用真空袋封装起来，送入烘箱或热压罐中，加热使橡胶垫高温硫化定型，硫化温度为180℃，保温时间为3h，升降温速率为1.5℃/min；橡胶硫化的同时，石英纤维增强氰酸酯预浸料会固化成硬膜层。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模，其特征在于，包括：硬膜层(3)；硬膜层(3)上下两侧分别为软膜层(4)以及金属箔(1)，硬膜层(3)和金属箔(1)之间设置有柔性沉底(2)；所述金属箔(1)与复合材料构件表面接触。2.根据权利要求1所述的用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模，其特征在于，所述金属箔(1)为铜箔或铝箔，金属箔(1)的厚度为0.018～0.05mm，表面粗糙度≤0.4μm。3.根据权利要求1所述的用于改善阳模成型复合材料构件表面质量的多层靠模，其特征在于，所述柔性沉底(2)为PET或PI薄膜中的一种，厚度为0.1～0.2mm。4.根据权利要求1所述的用于改善阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄信佐，杨茂伟，刘建，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司济南特种结构研究所，
类型：新型
国别省市：