填充0°碳纖維預浸料預成型工裝及預成型工藝的製作方法

2023-08-04 18:32:46

填充0°碳纖維預浸料預成型工裝及預成型工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種填充0°碳纖維預浸料預成型工裝和成型工藝，工裝包括成型壓板、成型芯模、底板和限位擋塊，若干成型芯模緊密平行排列於底板上，成型芯模的倒角與長桁的R角一致，填充0°碳纖維預浸料位於芯模倒角處，壓板位於芯模上方，在兩端的芯模外側分別設有限位擋塊。工藝方法如下：1）預成型工裝的製造；2）填充0°碳纖維預浸料理論用量的計算；3）填充0°碳纖維預浸料：量取0°碳纖維預浸料，裁成3mm-4mm纖維束，將裁好的0°碳纖維預浸料放入預成型工裝填充，使用刮板輕輕壓實，在70-80℃加溫平臺上真空壓實15min後轉移至常溫工作檯泠卻後取出。本發明提高了長桁成型質量，極大改善長桁製造後形狀不規則情況。
【專利說明】填充0°碳纖維預浸料預成型工裝及預成型工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種長桁填充0°碳纖維預浸料預成型工裝及預成型工藝，用於複合材料工字型、T字型等長桁三角區填充纖維的預成型，以確保複合材料長桁三角區域內填充充實，保證長桁質量，屬於複合材料成型【技術領域】。
【背景技術】
[0002]某機型平尾壁板、垂尾壁板等均為複合材料製作，加強筋為工字型長桁。複合材料製造工字型長桁，分為6部分進行製造，分別為左U字型結構、右U字型結構，上方三角區域填充0°碳纖維預浸料，覆蓋纖維層壓板；下方三角區域填充0°纖維預浸料，覆蓋纖維層壓板。在製造過程中，左右U字型結構均有預成型工裝保證零件形狀；上、下蓋板為典型平面層壓板結構，平整平板可確保形狀準確；而填充0°碳纖維預浸料，成型後為三角結構，沒有成型工裝確保其形狀準確。目前工藝是量取一定寬度預浸料，將其搓製成卷，直接放入組合好的左右U字型結構的長桁上，使用刮板等工具壓平後將上、下蓋板放入其中。成型時，填充0°碳纖維預浸料為卷狀坯料，與左、右U字型坯料組合時形成的三角形狀不同，由於固化時溫度較高，填充0°碳纖維預浸料、U字型坯料受熱變為軟化狀態，因沒有外圍限制，填充0°纖維和左、右U字型坯料形狀均不可控，成型後纖維出現了局部的彎曲變形，造成長桁局部質量問題，如空隙、表面凹痕等質量缺陷，對長桁強度和力學性能產生很大的影響。

【發明內容】

[0003]本發明的目的正是針對上述工藝中填充0°碳纖維預浸料的成型問題，提供一種複合材料填充0°碳纖維預浸料預成型工裝及預成型工藝，以保證長桁製造過程中三角區填充0°碳纖維預浸料的預成型，從而確保長桁製造各組成部分形狀規則，配合完全，改善長桁內部質量，減小長桁立邊分層機率，將上緣條厚度控制在理論範圍。
[0004]本發明採用的技術方案是:
填充0°碳纖維預浸料預成型工裝，包括成型壓板、成型芯模、底板和限位擋塊，若干成型芯模緊密平行排列，並且位於底板上，成型芯模的倒角與長桁的R角一致，填充0°碳纖維預浸料位於芯模倒角處，壓板位於成型芯模上方，在兩端的成型芯模外側分別設有限位擋塊。
[0005]填充0°碳纖維預浸料預成型工藝方法，方法如下:
O預成型工裝的製造:工裝採用鋼製；
2)填充0°碳纖維預浸料理論用量的計算，確定預浸料用量；
3)填充0°碳纖維預浸料:量取計算所得的0°碳纖維預浸料，裁成纖維束，將裁好的0°碳纖維預浸料放入預成型工裝填充，使用刮板輕輕壓實，在70-80°C加溫平臺上真空壓實15min，將預成型工裝轉移至常溫工作檯，泠卻至室溫，取出預成型填充0°碳纖維預浸料。[0006]上述的填充0°碳纖維預浸料預成型工藝方法，所述的真空壓實工藝為:將放置好填充0°碳纖維預浸料的工裝一側放置真空嘴，工裝上面鋪隔離膜、透氣材料和真空袋，透氣材料要大出隔離膜，以確保疏導真空，通過密封膠條將真空袋粘接在底板上，將封裝真空袋的工裝轉移至加溫平臺上通過真空設備連接真空嘴抽真空壓實。
[0007]本發明的有益效果:本發明通過成型芯模和壓板組成的填充0°碳纖維預浸料預成型工裝，用以確保填充0°碳纖維預浸料的預成型；通過進行得到理論填充纖維束用量，得出生產時所需合適用量；通過現場試驗得到裁製0°碳纖維預浸料的合理方法，並得到填充0°碳纖維預浸料預成型方案；採用封裝真空袋的辦法在保證真空的情況下實現預成型工裝加熱和冷卻，從而得到具有一定剛度的預成型填充0°碳纖維預浸料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是典型複合材料工字型長桁結構示意圖。
[0009]圖2是複合材料工字型長桁組合形式示意圖。
[0010]圖3是填充0°碳纖維預浸料用量的計算。
[0011]圖4是填充0°碳纖維預浸料成型工裝示意圖。
[0012]圖5芯模倒角形式示意圖。
[0013]圖6填充0°碳纖維預浸料預成型示意圖。
【具體實施方式】
[0014]參見附圖1，圖中顯示典型複合材料制工字型長桁結構形式，附圖2顯示複合材料制工字型長桁製造組成部分，填充0°碳纖維預浸料I是按照以往工藝方法，在加溫平臺搓製成卷狀態；
參看圖3為填充0°碳纖維預浸料用量的計算方法，採用下公式進行計算: b= [2r*r_ ( n r2/2) ] /h b為預浸料單層寬度； r為長桁外R角； π為常數；
h為預浸料單層固化厚度。
[0015]參見圖4，為填充0°碳纖維預浸料預成型工裝形式，包括成型壓板2、成型芯模3、底板4和限位擋塊5，若干成型芯模3緊密平行排列，並且位於底板4上，成型芯模3的倒角與長祐1的R角一致，填充0°碳纖維預浸料位於芯模3倒角處,壓板2位於芯模3上方,在兩端的芯模3外側分別設有限位擋塊5。其中成型芯模3根據長桁理論尺寸製造倒角，如圖5所示，倒角大小同工字型、T字型長桁大小。使用時，將成型芯模3緊密排列放置在底板4上，成型芯模3兩側使用限位擋塊5固定，以確保成型芯模3的緊密排列。將經過計算和量取，將裁成纖維束的填充0°碳纖維預浸料I放置於成型芯模3之間，使用刮板對其輕輕壓實，上方放置壓板2，以壓實填充0°碳纖維預浸料1，使其預成型。
[0016]參看圖6，將放置好填充0°碳纖維預浸料I的工裝一側放置真空嘴9，工裝上面鋪隔離膜6、透氣材料7和真空袋8，透氣材料7要大出隔離膜6，以確保疏導真空，通過密封膠條10將真空袋8粘接在底板4上，將封裝真空袋8的工裝轉移至80°C加溫平臺上，抽真空加溫壓實15min，通過真空設備連接真空嘴9抽真空，使壓力作用在壓板2上，以壓實填充0°碳纖維預浸料1，然後轉移至室溫工作檯，待工裝冷卻至室溫，拆開真空袋8，取出完成預成型的填充0°碳纖維預浸料，用於長桁組合。
[0017]採用填充0°碳纖維預浸料預成型工藝後，長桁成型質量有了很大的提高，極大改善長桁製造後形狀不規則情況，有效控制長桁上緣條厚度，防止立邊出現空隙等缺陷。
【權利要求】
1.填充0°碳纖維預浸料預成型工裝，其特徵在於:包括成型壓板(2)、成型芯模(3)、底板(4)和限位擋塊(5)，若干成型芯模(3)緊密平行排列，並且位於底板(4)上，成型芯模(3)的倒角與長桁的R角一致，填充0°碳纖維預浸料位於芯模(3)倒角處，壓板(2)位於成型芯模(3)上方，在兩端的成型芯模(3)外側分別設有限位擋塊(5)。
2.填充0°碳纖維預浸料預成型工藝方法，其特徵在於方法如下: 1)權利要求1所述的預成型工裝的製造:工裝採用鋼製； 2)填充0°碳纖維預浸料理論用量的計算，確定預浸料用量； 3)填充0°碳纖維預浸料:量取計算所得的0°碳纖維預浸料，裁成纖維束，將裁好的0°碳纖維預浸料放入預成型工裝填充，使用刮板輕輕壓實，在70-80°C加溫平臺上真空壓實15min，將預成型工裝轉移至常溫工作檯，泠卻至室溫，取出預成型填充0°碳纖維預浸料。
3.如權利要求1所述的填充0°碳纖維預浸料預成型工藝方法，其特徵在於:所述的真空壓實工藝為:將放置好填充0°碳纖維預浸料(I)的工裝一側放置真空嘴(9)，工裝上面鋪隔離膜(6)、透氣材料(7)和真空袋(8)，透氣材料(7)要大出隔離膜(6)，以確保疏導真空，通過密封膠條(10 )將真空袋(8 )粘接在底板(4 )上，將封裝真空袋(8 )的工裝轉移至加溫平臺上通過真空設備連接真空嘴(9)抽真空壓實。
【文檔編號】B29C70/44GK103802332SQ201410072102
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月3日 優先權日:2014年3月3日
【發明者】王昭軍, 馬秘輝, 姜洪博, 王衡 申請人:瀋陽飛機工業（集團）有限公司