一種蜂窩夾心結構複合材料成型方法與流程

2023-04-23 23:24:37 1

本發明屬於複合材料成型技術，涉及一種改善蜂窩夾心結構複合材料孔隙率的成型方法。

背景技術：

複合材料蜂窩夾層結構因能大幅度降低結構的重量，提高彎曲剛度、改善隔音性能和隔熱性能等優良特點，是航空航天領域常見的一種結構形式。熱壓罐成型工藝是常用於複合材料蜂窩夾心結構零件的傳統成型工藝方法。

由於蜂窩的特殊性，需通過膠膜與上下蒙皮膠接，一般採用蜂窩與蒙皮共固化工藝。在固化過程中，貼模面的蒙皮是通過蜂窩芯來傳遞壓力固化的，在此過程中，工藝參數的合理選取，對複合材料蜂窩零件成型質量產生重大影響，而對於貼模面蒙皮的孔隙率尤為明顯。因此工藝參數的選取，對於提高複合材料蜂窩結構件的製造精度有重大意義。

現有技術蜂窩夾心結構複合材料孔隙率的成型工藝由於未充分考慮樹脂凝膠點，且升溫過程難以有效控制，容易出現樹脂在未充分流動的情況下提前固化，未將樹脂中的小分子氣體充分排出，從而會導致零件孔隙過大，使得零件無損檢測異常，產品合格率極低。

技術實現要素：
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本發明目的是：提供一種能夠有效排出小分子氣體，改善蜂窩夾心結構複合材料孔隙率，提高成型質量的工藝方法。

本發明的技術方案是：一種蜂窩夾心結構複合材料成型方法，其將處理後的蜂窩與蒙皮進行膠接，形成蜂窩夾心結構，然後對蜂窩夾心結構進行固化，固化時，先抽真空，然後逐步加壓，在特定壓力時，關閉真空通大氣，當壓力至0.3+0.05MPa，以0.5-2.5℃/min的升溫速率升溫至130±5℃，以充分排出小分子氣體，並繼續升溫固化，再冷卻卸壓。

蜂窩處理時，先對蜂窩芯進行清洗，烘乾，然後進行邊緣的倒角、倒圓角處理。

蒙皮與蜂窩膠接是採用蒙皮與蜂窩芯共膠接的方式完成。

固化之間抽真空時，所抽真空至-0.034MPa,保持10min，真空值不下降0.0014MPa。

第二階段升溫固化是採用0.15-1.5℃/min速率升溫至180±5℃，保溫至少90min，以使得零件充分固化。

冷卻時採用以不大於2.5℃/min的降溫至60℃以下，然後卸壓出罐。

本發明的優點是：本發明蜂窩夾心結構複合材料成型工藝方法通過對蜂窩夾心結構壓力以及升溫速率的控制，對工藝參數進行全面優化，使得蒙皮的樹脂充分流動，並使小分子氣體有效排出，大幅改善蜂窩夾心結構複合材料孔隙率，同時能夠保證零件力學性能，所製得的產品無損檢測通過率高，產品合格率可以達到95％以上，從而很好的滿足產品的成型質量要求。

附圖說明

圖1是本發明蜂窩夾心結構複合材料成型工藝方法的固化參數曲線圖。

具體實施方式

下面對本發明做進一步詳細說明。

本發明結合實際生產過程，在原有複合材料孔隙率的成型工藝進行大幅改進優化，結合複合材料工裝熱分布結果，充分考慮蒙皮樹脂凝膠點的溫度特性，優化空氣工藝參數設置，通過調整升降溫速率、外壓加壓時間點來充分排出小分子氣體，減少孔隙率，提高零件成型質量。

本發明蜂窩夾心結構複合材料成型工藝方法具體過程如下：

步驟1：蜂窩處理

對蜂窩芯進行清洗，烘乾，然後進行邊緣的倒角、倒圓角處理；

步驟2：蒙皮與蜂窩膠接

將蒙皮與蜂窩芯進行共膠接，使得蒙皮覆蓋蜂窩芯，形成蜂窩夾心結構；

步驟3：固化

請參閱圖1，對蜂窩夾心結構進行固化，先進行真空洩漏檢測，將零件真空袋與熱壓罐真空系統連接，抽真空至-0.034MPa,保持10min，真空值不下降0.0014MPa，以保證真空袋不洩露，同時，抽真空時，壓力不能過高，否則，蜂窩芯會出現塌陷，導致零件缺陷。

對蜂窩夾心結構加壓,當壓力達到0.069Mpa時，關閉真空通大氣，並繼續加壓，當壓力至0.3+0.05MPa，以0.5-2.5℃/min的升溫速率升溫至130±5℃，從而使得樹脂充分流動，使得小分子氣體能夠更為有效的排出；上述參數為本發明通過無數次的不確定實驗獲取，採用上述特定參數，可以有效避免出現零件貧膠以及表面白斑，且小分子氣體能夠充分排出，所獲得的零件層壓區的孔隙率小於1％，蜂窩區無損檢測衰減值低，能夠有效滿足零件的質量要求，如果不採用上述參數，會出現無法預期或難以控制的不利效果；

再以0.15-1.5℃/min升溫至180±5℃，保溫至少90min，以使得零件充分固化，保證零件的力學性能；

最後以不大於2.5℃/min的降溫至60℃以下，卸壓，出罐。

綜上所述，由於在蜂窩夾心結構複合材料成型技術領域，由於影響因素多，工藝複雜，參數的細微調整或改變，都有可能帶來不確定的技術效果，直接影響產品成型的穩定性，成型質量，因此工藝參數是核心技術，特別是參數之間的關聯度高，關聯性難以明確和量化，因此獲得一組完整，並能具有積極效果和穩定性能的參數是極其困難的。

為此，本發明蜂窩夾心結構複合材料成型工藝方法通過對蜂窩夾心結構壓力以及升溫速率的控制，對工藝參數進行全面優化，使得蒙皮的樹脂充分流動，並使小分子氣體有效排出，大幅改善蜂窩夾心結構複合材料孔隙率，同時能夠保證零件力學性能，所製得的產品無損檢測通過率高，產品合格率可以達到95％以上，從而很好的滿足產品的成型質量要求。