【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法
[0001]本专利技术涉及复合材料
，特别涉及一种碳纤维复合材料叶片制作方法。
技术介绍
[0002]叶片多见于风扇叶片、发动机叶片、风力发电叶片、螺旋桨叶片以及风洞叶片等等。最常见的风扇叶片有家庭使用和工艺使用两种，多采用塑料和金属材质成型，采用的工艺多为注塑和冲压制造成型。发动机和螺旋桨叶片早期多采用合金材料制造，近年来开始采用复合材料成型制造。风洞叶片，尤其是低温风洞叶片早期全部采用耐低温合金钢采用冶炼、浇筑的方式制造成型，后期也采用碳纤维复合材料制造。
[0003]复合材料低温风洞叶片目前国内采用的全部为模压工艺制造，模压工艺必须采用高硬度金属材料制造模具，模具结构复杂，种类繁多，加工难度大，整个叶片制造过程至少需要三套以上不同金属模具，制造成本较高。模压工艺成型制造的碳纤维复合材料孔隙率较高，产品力学性能离散性较大，产品稳定性差。模压工艺制造过程中易出现纤维滑移，叶片外观纤维纹路较差，导致叶片表面质量较差。
[0004]现有技术中公开了一种低温叶片的制备方法，其公开号为：CN 109624369 A，公布日为：2019.04.16，其虽然采用了热压罐工艺制备，但其制成的叶片在极端风洞环境应用时，仍然不能满足要求。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法，解决了现有技术中叶片不能应用于极端环境的问题，提高其力学性能和整体质量，保证了叶片在极端环境中受力状态下的稳态。>[0006]本专利技术的目的是这样实现的：一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法，包括以下步骤：步骤1）上蒙皮、下蒙皮成型制造，上蒙皮、下蒙皮分别采用两复合材料模具铺贴成型，复合材料模具为阴模，在阴模表面按由外而内的顺序直接铺贴叶片上蒙皮、下蒙皮的碳纤维预浸料即可，上蒙皮、下蒙皮铺贴过程设计四种预浸料，铺贴完成后，进热压罐固化成型；步骤2）上垫块、下垫块成型制造，在垫块模具表面采用碳纤维预浸料铺贴复材平板，铺贴完后进热压罐固化成型，加工成预设形状即可；步骤3）前缘包边成型制造，前缘包边截面成V型结构，采用阳模表面采用碳纤维预浸料铺贴，铺贴完成后放入阴模进热压罐固化成型；步骤4）锥套成型制造，在筒型阳模表面采用碳纤维预浸料铺贴，铺贴完成后进热压罐固化成型；步骤5）防扭块成型制造，在平板模具表面采用碳纤维预浸料铺贴，得到复材平板，进热压罐固化成型，脱模后机械加工；
步骤6）前缘泡沫、后缘泡沫制造，采用泡沫板加工而成预设形状备用；步骤7）金属芯轴制造，采用金属棒料加工而成；步骤8）组装，胶接定位工装将所有零件胶接、固化即可得到最终单片低温叶片。
[0007]作为本专利技术所述一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法的优选技术方案，步骤1）中复合材料模具的制作方法为：采用金属模具翻制，在金属模具上铺贴模具专用预浸料，铺贴完成后进热压罐低温高压固化成型，固化完成后在复材模具底部安装支架。
[0008]作为本专利技术所述一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法的优选技术方案，步骤1）中上蒙皮、下蒙皮的制作工艺具体包括：a）复合材料模具准备到位后，利用自动下料机裁切料片，叶片上蒙皮、下蒙皮共设计四种预浸料；b）首先铺贴蒙皮最表层料片，在阴模表层整铺一层T300级碳纤维增强环氧树脂斜纹预浸料；c）然后铺贴蒙皮叶片区域，采用T800级碳纤维增强环氧树脂单向预浸料铺贴，每铺贴预设层数预浸料后制作真空预抽袋预压实料片；d）接着铺贴碳梁和叶柄区域，整个区域采用T700级碳纤维增强环氧树脂单向预浸料丢层铺贴，铺贴过程中需两次制作真空袋进热压罐高压预压实，同样铺贴过程每铺贴预设层数预浸料后预制作真空与抽袋预压实料片；e）最后在叶柄与叶片连接区域的碳梁处补强铺贴，此过程采用高模量M55J级碳纤维增强环氧树脂单向预浸料补强铺贴，同样采用丢层铺贴，每铺贴预设层数预浸料后制作真空预抽袋预压实料片；f）铺贴完所有料片后，制作最终真空袋进热压罐高温高压固化成型；g）固化完成后，连带复材模具安装至数控加工中心，利用数控加工中心加工至产品净尺寸；h）脱模，得到上蒙皮、下蒙皮。
[0009]作为本专利技术所述一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法的优选技术方案，步骤2）中，采用T300级碳纤维增强环氧树脂斜纹预浸料按铺层比率为0
°
：90
°
：45
°
：
‑
45
°
=1:1:1:1铺贴即可，一次性铺贴完所有料片，制作最终真空袋进热压罐高温高压固化成型。
[0010]作为本专利技术所述一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法的优选技术方案，步骤3）中采用T300级碳纤维增强环氧树脂斜纹预浸料，阴、阳模采用钢制模具，铺贴过程中每铺贴预设层数预浸料后需制作真空预抽袋预压实料片，铺贴完成后，制作最终真空袋进热压罐高温高压固化成型。
[0011]作为本专利技术所述一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法的优选技术方案，步骤4）采用T300级碳纤维增强环氧树脂斜纹预浸料铺贴，采用钢制模具，环状铺贴料片，根据铺层设计角度逐层铺贴料片，铺贴过程中每铺贴预设层数预浸料后需制作真空预抽袋，铺贴完成后，制作最终真空袋进罐高温高压固化成型。
[0012]作为本专利技术所述一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法的优选技术方案，步骤5）采用T300级碳纤维增强环氧树脂斜纹预浸料铺贴，铺层设计角度为：0
°
：90
°
：45
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：
‑
45
°
=1:1:1:1，铺贴采用一次性铺贴完后制作最终真空袋进热压罐高温高压固化成型，固化完后才能够通过数控加工中心加工至零件净尺寸。
[0013]作为本专利技术所述一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法的优选技术方案，步骤6）金属芯轴采用钛合金棒料加工而成。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术主要零件采用复合材料模具成型制造，大大减少了模具成本和模具制造周期，同时复合材料模具重量较轻，运转极为方便，同时提高了生产效率；本专利技术针对低温叶片在工况下的受力区域不同，使用不同级别碳纤维作为原材料铺贴对应铺贴，保证了叶片在受力状态下的稳态；本专利技术采用复合材料模具成型叶片，模具材料与叶片材料相近，热膨胀系数相同，高温固化后不出现叶片尺寸的变化，保证了叶片的外形尺寸；本专利技术采用热压罐成型工艺制造的低温叶片，操作简单，容易量化批产，且叶片之间的质量稳定性好，后期安装至轮毂无需配重。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术制得的叶片结构示意图。
[0017]图2为图1的爆炸图。
[0018]图3为图1中上蒙本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）上蒙皮（100）、下蒙皮（200）成型制造，上蒙皮（100）、下蒙皮（200）分别采用两复合材料模具铺贴成型，复合材料模具为阴模，在阴模表面按由外而内的顺序直接铺贴叶片上蒙皮（100）、下蒙皮（200）的碳纤维预浸料即可，上蒙皮（100）、下蒙皮（200）铺贴过程设计四种预浸料，铺贴完成后，进热压罐固化成型；步骤2）上垫块（300）、下垫块（400）成型制造，在垫块模具表面采用碳纤维预浸料铺贴复材平板，铺贴完后进热压罐固化成型，加工成预设形状即可；步骤3）前缘包边（700）成型制造，前缘包边（700）截面成V型结构，采用阳模表面采用碳纤维预浸料铺贴，铺贴完成后放入阴模进热压罐固化成型；步骤4）锥套（900）成型制造，在筒型阳模表面采用碳纤维预浸料铺贴，铺贴完成后进热压罐固化成型；步骤5）防扭块（800）成型制造，在平板模具表面采用碳纤维预浸料铺贴，得到复材平板，进热压罐固化成型，脱模后机械加工；步骤6）前缘泡沫（500）、后缘泡沫（600）制造，采用泡沫板加工而成预设形状备用；步骤7）金属芯轴（1000）制造，采用金属棒料加工而成；步骤8）组装，胶接定位工装将所有零件胶接、固化即可得到最终单片低温叶片。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法，其特征在于，步骤1）中复合材料模具的制作方法为：采用金属模具翻制，在金属模具上铺贴模具专用预浸料，铺贴完成后进热压罐低温高压固化成型，固化完成后在复材模具底部安装支架。3.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维复合材料低温叶片制造方法，其特征在于，步骤1）中上蒙皮（100）、下蒙皮（200）的制作工艺具体包括：a）复合材料模具准备到位后，利用自动下料机裁切料片，叶片上蒙皮（100）、下蒙皮（200）共设计四种预浸料；b）首先铺贴蒙皮最表层料片，在阴模表层整铺一层T300级碳纤维增强环氧树脂斜纹预浸料（101）；c）然后铺贴蒙皮叶片区域，采用T800级碳纤维增强环氧树脂单向预浸料（103）铺贴，每铺贴预设层数预浸料后制作真空预抽袋预压实料片；d）接着铺贴碳梁和叶柄区域，整个区域采用T700级碳纤维增强环氧树脂单向预浸料（102）丢层铺贴，铺贴过程中需两次制作真空袋进热压罐高压预压实，同样铺贴过程每铺贴预设层数预浸料后预...
【专利技术属性】
技术研发人员：王军，李俊，肖卫华，介凯旋，刘惠中，马彦爽，周倩，韩旭，高婷婷，
申请(专利权)人：江苏新扬新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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