一种树脂基复合材料增强肋的成型方法技术

本发明专利技术涉及一种树脂基复合材料增强肋的成型方法，特别适合于最大外形尺寸在500mm以下的增强肋，属于碳纤维增强树脂基复合材料结构成型技术领域。本发明专利技术所述的树脂基复合材料增强肋成型方法简便易行，所用成型模具简单易的，并具备不同产品尺寸的适应能力，所得产品外表光滑美观；本发明专利技术所述方法，特别适合于系列增强肋的成型，且数量越多、优点越突显。可以连续制造若干相同的模具组合，同时用于结构相异的多个增强肋成型，快速满足同一结构体系的不同需要。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，特别适合于最大外形尺寸在500mm以下的增强肋，属于碳纤维增强树脂基复合材料结构成型
。本专利技术所述的树脂基复合材料增强肋成型方法简便易行，所用成型模具简单易的，并具备不同产品尺寸的适应能力，所得产品外表光滑美观；本专利技术所述方法，特别适合于系列增强肋的成型，且数量越多、优点越突显。可以连续制造若干相同的模具组合，同时用于结构相异的多个增强肋成型，快速满足同一结构体系的不同需要。【专利说明】
本专利技术涉及，特别适合于最大外形尺寸在500mm以下的增强肋，属于碳纤维增强树脂基复合材料结构成型
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技术介绍
随着结构技术的飞速发展，树脂基复合材料的使用率不断增加，应用形式也有了巨大扩展，从简单的面板、圆管到支撑梁、角盒，甚至异型件等。但是这些不同外形制件的成型方法，特别是快速成型方法却成了制约树脂基复合材料进一步推广使用的障碍。为了解决树脂基复合材料的成型问题，特别是异型件的成型，提出了许多解决思路，例如气囊成型法、液态成型法、软模成型法等等。以软模成型法为例，其基本过程是，先将材料在铺层模具表面制成设计形状，再转移至固化模具通过加热或常温固化，脱模后经过辅助加工获得制品最终外形。但是上述方法只是针对固定尺寸产品，且模具设计复杂、制造周期长。而对于增强肋这种灵活形式，在基本形状不变的前提下外形尺寸可以有多种变化，且同一结构系统中，同时存在多个不同尺寸的增强肋零件。在规定的研制周期内，这些异型件成型方法都难以满足快速成型要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提出，该方法采取铺层模具与固化模具相统一的方案，并在此基础上实现同一模具可兼容多种产品尺寸，从而使增强肋的生产变的简单、快捷。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术的方法采用对模-热压罐成型方法制备纤维增强树脂基复合材料增强肋结构；在封装好的热压罐系统内有高温高压气体，随着温度的升高，高压气体将压力传递到产品固化模具上，进而对产品施加稳定压力，产品内的树脂基体在高温高压作用下发生化学反应，最后固化成型。本专利技术的，待成型的增强肋包括主体和竖筋；主体的横截面为L形；竖筋位于主体的中部；竖筋用于进一步提高该增强肋的刚度，且与主体之间增强纤维连续，从而充分发挥竖筋的力学作用；该成型方法的步骤为:I)制备成型模具:成型模具包括对模A、对模B和定位销；对模A和对模B的侧面用于成型增强肋主体，而对模A和对模B的上表面用于成型竖筋；对模A和对模B均为长方体，对模A包括侧面a、侧面b和上表面C，侧面a和侧面b相垂直，即侧面a和侧面b组成L形面；对模B包括侧面d、侧面e和上表面f ;侧面d和侧面e相垂直，即侧面d和侧面e组成L形面；对模A和对模B均为硬模，对模A和对模B通过定位销装配在一起组成成型模具，对模A的侧面a和对模B的侧面d组成成型模具的侧面ad，对模A的侧面b和对模B的侧面e组成成型模具的侧面be，侧面ad和侧面be相垂直,即侧面ad和侧面be组成与增强肋的主体的横截面的尺寸一致的L形面；且该成型模具既是铺层模具，又是固化模具；对模A的上表面c和对模B的上表面f用于成型竖筋；对模A和对模B组成的外形尺寸与待成型的增强肋的外形尺寸一致，满足同一结构系统中最大尺寸增强肋需求；在对模A的上表面c和对模B的上表面f用双面胶带粘贴娃胶板,娃胶板用于框定竖筋的外形，即硅胶板所框定的外形尺寸与竖筋的外形尺寸一致；2)制备碳纤维单向无纬布预浸料，并将部分碳纤维预浸料裁成宽度为l_5mm窄条，并加捻待用，上述预浸料的胶质量含量为35%-45% ；3)将步骤I)制备的对模A的上表面c朝上放置在工作平台上，在对模A的侧面a、侧面b和上表面c的硅胶板上铺叠步骤2)制备的碳纤维预浸料，铺叠厚度为待成型的增强肋厚度的1/2 ；将步骤I)制备的对模B的上表面f朝上放置在工作平台上，在对模B的侧面d、侧面e和上表面f的硅胶板上铺叠步骤2)制备的碳纤维预浸料，铺叠厚度为待成型的增强肋厚度的1/2 ；将对模A、对模B连同铺层，借助定位销，装配在一起；在侧面a和侧面d相连的部位填充步骤2)制备的加捻后的窄条；在侧面b和侧面e相连的部位填充步骤2)制备的加捻后的窄条；填充后，在侧面ad和侧面be上铺叠步骤2)制备的碳纤维预浸料，铺叠厚度为待成型的增强肋厚度的1/2 ；铺层完成后，在铺层的表面依次铺放带孔隔离膜、吸胶纸、透气氟布及透气毡，并用真空袋膜和密封胶条封装，放入热压罐内进行吸胶预压；吸胶预压温度为65-85°C，吸胶预压压力为0.2-0.35MPa ;吸胶预压的时间为15_30min ；泄压、降温至室温后，除去真空袋膜、透气毡、透气氟布、吸胶纸、带孔隔离膜，得到产品与成型模具的组合体；4)将步骤3)得到的组合体L形轮廓外立面铺叠未硫化橡胶片，再整体依次铺放透气氟布及透气毡；铺放完成后整体使用真空袋膜和密封胶条封装，然后放入热压罐内固化成型，固化成型温度为150-170°C，固化成型压力为0.5-0.6MPa，固化成型时间l_3h，泄压、降温至室温后，除去真空袋膜、透气毡、透气氟布、橡胶片、定位销，最后将对模A、对模B分离，得到树脂基复合材料增强肋。有益效果本专利技术所述的树脂基复合材料增强肋成型方法简便易行，所用成型模具简单易的，并具备不同产品尺寸的适应能力，所得产品外表光滑美观；原因如下:(1)相较增强肋比较复杂的结构而言，整个成型方案中只包含模具设计与加工、预浸料制备、铺叠、预吸胶、固化等树脂基复合材料基本成型手段，可以方便的实现产品成型。(2)产品成型模具直接囊括铺层、固化的功能，且主要由两半构造简单的对模组成，无论加工还是使用都相对简单。(3 )产品成型模具在设计时便考虑了尺寸的适应性，且对模上面用于成形竖筋，其轮廓主要由粘贴的硅胶板决定，因此模具能对增强肋竖筋外形的变化有一定的适应性。(4)对模采用硬模设计，铺层时产品外表面紧贴硬模；固化过程中产品受硬模尺寸的约束，致使所形成的产品表面光滑；若模具设计为弧面形式，增强肋外表就能够实现形状准确的弧面结构。本专利技术所述方法，特别适合于系列增强肋的成型，且数量越多、优点越突显。可以连续制造若干相同的模具组合，同时用于结构相异的多个增强肋成型，快速满足同一结构体系的不同需要。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术待成型的增强肋结构示意图；图2为本专利技术成型模具的结构示意图；图3为本专利技术填充窄条时铺层与模具状态示意图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。，待成型的增强肋包括主体和竖筋；主体的横截面为L形；竖筋呈直角三角形位于主体的中部；该成型方法的步骤为:I)制备成型模具:成型模具包括对模A、对模B和定位销；对模A和对模B均为长方体，对模A包括侧面a、侧面b和上表面C，侧面a和侧面b相垂直组成L形面；对模B包括侧面d、侧面e和上表面f ;侧面d和侧面e相垂直组成L形面；对模A和对模B均为硬模，对模A的侧面a和对模B的侧面d组成成型模具的侧面ad，对模A的侧面b和对模B的侧面e组成成型模具的侧面be，侧面ad和侧面be相垂直组成与增强肋的主体的横截面的尺寸一致的L形面；对模A的上表面c和对模B的上表面f用于成型竖筋；在对模A的上表面c和对模B的上表面f本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树脂基复合材料增强肋的成型方法，待成型的增强肋包括主体和竖筋；主体的横截面为L形；竖筋呈直角三角形位于主体的中部；其特征在于：该成型方法的步骤为：1）制备成型模具：成型模具包括对模A、对模B和定位销；对模A和对模B均为长方体，对模A包括侧面a、侧面b和上表面c，侧面a和侧面b相垂直组成L形面；对模B包括侧面d、侧面e和上表面f；侧面d和侧面e相垂直组成L形面；对模A和对模B均为硬模，对模A的侧面a和对模B的侧面d组成成型模具的侧面ad，对模A的侧面b和对模B的侧面e组成成型模具的侧面be，侧面ad和侧面be相垂直组成与增强肋的主体的横截面的尺寸一致的L形面；对模A的上表面c和对模B的上表面f用于成型竖筋；在对模A的上表面c和对模B的上表面f分别用双面胶带粘贴硅胶板，对模A上的硅胶板、对模A的侧面a以及对模A的侧面b所框定的外形尺寸与竖筋的外形尺寸一致；对模B上的硅胶板、对模B的侧面d以及对模B的侧面e所框定的外形尺寸与竖筋的外形尺寸一致；2）制备碳纤维单向无纬布预浸料，并将其中一部分碳纤维预浸料裁成宽度为1?5mm的窄条，并加捻待用；3）将步骤1）制备的对模A的上表面c朝上放置在工作平台上，在对模A的侧面a、侧面b和上表面c的硅胶板上铺叠步骤2）制备的碳纤维预浸料，铺叠厚度为待成型的增强肋厚度的1/2；将步骤1）制备的对模B的上表面f朝上放置在工作平台上，在对模B的侧面d、侧面e和上表面f的硅胶板上铺叠步骤2）制备的碳纤维预浸料，铺叠厚度为待成型的增强肋厚度的1/2；将对模A、对模B连同铺层，借助定位销，装配在一起；在侧面a和侧面d 相连的部位填充步骤2）制备的加捻后的窄条；在侧面b和侧面e相连的部位填充步骤2）制备的加捻后的窄条；填充后，在侧面ad和侧面be上铺叠步骤2）制备的碳纤维预浸料，铺叠厚度为待成型的增强肋厚度的1/2；铺层完成后，在铺层的表面依次铺放带孔隔离膜、吸胶纸、透气氟布及透气毡，并用真空袋膜和密封胶条封装，放入热压罐内进行吸胶预压；泄压、降温至室温后，除去真空袋膜、透气毡、透气氟布、吸胶纸、带孔隔离膜，得到产品与成型模具的组合体；4）将步骤3）得到的组合体L形轮廓外立面铺叠未硫化橡胶片，再整体依次铺放透气氟布及透气毡；铺放完成后整体使用真空袋膜和密封胶条封装，然后放入热压罐内固化成型；泄压、降温至室温后，除去真空袋膜、透气毡、透气氟布、橡胶片、定位销，最后将对模A、对模B分离，得到树脂基复合材料增强肋。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜巍，马立，张玉生，董丰路，曲澎，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：