一種大型夾芯複合材料製件的真空輔助成型工藝方法
2023-12-03 07:12:16 1
專利名稱：：一種大型夾芯複合材料製件的真空輔助成型工藝方法
技術領域：
：本發明屬於複合材料成型
技術領域：
，主要提出一種大型夾芯複合材料製件的真空輔助成型工藝方法。
背景技術：
：泡沬夾芯複合材料一般是由三層材料製成，上下層是高強度、高模量材料製造的面板，中間層是低密度的泡沫塑料，組成一個結構整體。由於泡沫芯材的存在，兩個面板保持了一定距離，使截面的慣性矩得到增加，這樣既提高了結構的彎曲剛度，又充分利用了材料強度，使材料達到理想的結構性能，同時減輕重量，提高了材料利用率。目前已經在飛機、船舶和飛彈領域得到了廣泛應用。泡沫夾芯複合材料的傳統製備工藝方法主要有下面三類預製粘接法、現場澆注成型法和連續機械化成型法，但是三種成型方法或是生產效率低，質量難以保證；或是X寸泡沫芯材有特殊要求，泡沫芯材種類受到限制；或是需要專門設備，難以生產大尺寸的夾芯複合材料製品。近來利用真空輔助工藝製造泡沫夾芯複合材料構件，用以改進上述工藝方法的缺點。真空輔助工藝製備泡沫夾芯複合材料是在模具型面上鋪放增強材料，將型腔邊緣密封，在型腔內抽真空，再將樹脂通過精心設計的樹脂分配系統在真空作用下注入模腔內。中國專利200710021398.7提出在泡沫芯材的上下表面開設網格狀的溝槽，通過真空輔助工藝使樹脂先迅速在長度方向上流動，然後在真空壓力下再向厚度方向上緩慢浸潤，大大改善了浸漬效果，減少了缺陷發生。由於上述專利公開的工藝方法是在泡沫芯材的上下表面開設網格狀溝槽，不僅給泡沬芯材的加工帶來困難，柳調量增加而引起製品增重，弱化了減重的效果，而且樹脂極易沿溝槽形成封閉區域而造成幹斑，影響製品性能。附圖1即為開設網格狀溝槽的夾芯複合材料製品利用真空輔助工藝成型後形成幹斑的製品照片。
發明內容本發明的目的即是提出一種大型夾芯複合材料製件的真空輔助成型工藝方法，以克服現有夾芯複合材料成型工藝所存在的缺陷。本發明完成其發明任務所採取的技術方案是一種大型夾芯複合材料製件的真空輔助成型工藝方法，針對複合材料夾芯結構的特點並結合真空輔助工藝的特性，在泡沬芯材底面開置一組平行的溝槽，將纖維織物在已處理的模具上按規定的厚度進行鋪層作業，再將已開槽的泡沬芯材放置在鋪敷完畢的織物上，其中泡沫芯材的溝槽加工面與已鋪敷的織物相接觸，在泡沫芯材上再鋪敷設定厚度的織物；在泡沫芯材上部織物上具有一層脫模布且在脫模布上再設置一層導流布；在泡沫芯材開設溝槽的一端設置導流管，在另一端設置真空管；釆用真空密封袋膜和密封膠帶將上述的織物進行密封作業；待密封袋膜內的真空壓力《-0.095Mpa時，將樹脂溶液通過注膠管注入導流管與導流布組成的樹脂導流系統，當樹脂完全浸潤纖維織物後，停止注膠和抽真空，注入的樹脂在放熱固化之後，在室糹顯條件下再固化24小時以上即可脫模。本發明所述纖維織物、泡沫芯材及樹脂為現有夾芯複合材料中已採用；如纖維織物可為適用的增強纖維包括玻璃纖維、碳纖維、凱夫拉縴維、超高分子量聚乙烯纖維及玄武巖纖維，織物結構包括平紋布、斜紋布、緞紋布及多軸向經編織物；如泡沬芯材可為聚氯乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沬及baisa木等；樹脂可包掛氐粘度的聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂及環氧樹脂等。聚酯及乙烯基酯樹脂配方按照樹脂騰份、過氧化甲乙酮2份，萘酸鈷O.扣l.O份配製；環氧樹脂配方按照樹脂100份、四氫化鄰苯二甲酐75份配製。所述在泡沫芯材下表面所具有的一組平行溝槽，其溝槽寬度為210mm，深度為17mm，溝槽間距s為20100mm。從泡沫芯材注入樹脂的一端開始開槽至距離另一端s/2處停止。所述夾層結構成型時鋪設的導流布長度小於1.5m時，在泡沫芯材開設溝槽的一端設置一根注膠管導流管，當夾層結構的導流布長度大於1.5111時，按照下方面的式設置多根導流管第一根導流管設置在泡沫芯材開設溝槽的一端，之後每相距lm設置一根導流管。最後在另一端設置真空管，真空管距離已鋪設的纖維織物10100mm。本發明針對複合材料夾芯結構的特點，結合真空輔助工藝的特性，在泡沬芯材底面設置一組平行的溝槽，上表面設置導流布，將溝槽型和高滲透介質型兩種真空輔助工藝合理地同時應用在複合材料夾層結構的成型過程。採用本方法成型複合材料夾芯結構，既避免了成型過程中幹斑的形成，M^、了樹脂用量，又由於上表面採用了導流布，避免了由於導流溝槽引起的凹陷，使得製品的上下表面都平整，外形美觀。圖1為泡沫芯材底部即下表面的結構示意圖。圖2為本發明真空成型工藝示意圖。圖中，1、泡沫芯材，2、模具，3、纖維織物，4、脫模布，5、導流布，6、導流管，7、真空管，8、真空袋膜，9、密封膠帶，10、溝槽。具體實施例方式結合附圖給出本發明的實施例，但不構成對本發明的任何限制實施例1複合材料夾芯結構的尺寸為600mmxl000mm，泡沫芯材為聚氨酯泡沫塑料，厚度為15謹；上下面板採用面密度22(Wm2的S玻纖緞紋布，成型後厚度都為2mm;禾,本發明的真空輔助成型方案來實施複合材料夾層結構的整體成型。1、沿聚氨酯泡沫芯材的長度方向開設一組溝槽，溝槽的寬度為4mm，深度為lmm，溝槽間距為60mm，泡沫芯材未開通溝槽的距離為30mm。2、將10層按尺寸裁減好的S玻纖緞紋布鋪敷在已清理並塗抹脫模劑的模具上；把加工好的聚氨酯泡沬芯材方燈在玻纖織物上，並將溝槽面與織物接觸;再將10層尺寸裁減好的S玻纖緞紋布鋪敷在泡沫芯材上；3、用脫模布完全覆蓋夾層結構預成型體；導流布設置在脫，莫布上，其在開槽一端超出夾層結構預成型體30mm，另一端設置在距離預成型體邊緣100mm的纖維織物上；導流管設置在導流布的超出部分，真空管設置在距離夾層結構預成型體的80mm處；4。採用真空袋膜和密封膠帶將夾層結構預成型體密封，同時將真空管與真空水幫連接。5、將乙烯基樹脂按配方比例稱取後混合均勻，等到真空壓力《-0.095Mpa時將樹脂溶液注入，待織物完全被浸潤後封閉注膠管；6、室溫固化24h後脫模。本例中的製品性能如下tableseeoriginaldocumentpage6實施例2某複合材料夾芯結構的尺寸為1600mmx2000mm，泡沫芯材為聚氯乙烯泡沬塑料，厚度為15mm，上下面板採用面密度220g/m2的S玻纖緞紋布，成型後面板厚度都為lmm，利用本專利的真空輔助成型方案來實施複合材料夾層結構的整體成型。1、沿聚氯乙烯泡沬芯材的長度方向開設一組溝槽，溝槽的寬度為5mm，深度為4mm，溝槽間距為100mm，泡沫芯材未開通溝槽的距離為50mm。2、將5層裁戱刊勺S玻纖緞紋布鋪敷在已清理並塗抹脫模劑的模具上；把加工好溝槽的聚氯乙烯泡沫芯材放置在玻纖織物上，並將溝槽面與織物接觸；再將5層尺寸裁減好的S玻纖緞紋布鋪敷在泡沬芯材上；3、採用脫模布完全覆蓋夾層結構預成型體；導流布設置在脫模布上，其在開槽一端超出夾層結構預成型體30mm，在另一端距離預成型體邊緣120mm;導流管1設置在導流布的超出部分，相隔1米處設置導流管2，泡沬芯材真空管設置在距離夾層架構預成型體的100mm處；4、採用真空袋膜和密封膠帶將夾層結構預成型體密封，同時將真空管與真空泵連接；5、將乙烯基樹脂按配方比例稱取後混合均勻，等到真空壓力《-0.095Mpa時將樹脂注入，待織物完全被浸潤後封閉注膠管；6、室溫固化24h後脫模。本例中的製品性能如下tableseeoriginaldocumentpage7權利要求1、一種大型夾芯複合材料製件的真空輔助成型工藝方法，其特徵是在泡沫芯材底面開置一組平行的溝槽，將纖維織物在已處理的模具上按規定的厚度進行鋪層作業，再將已開槽的泡沫芯材放置在鋪敷完畢的織物上，其中泡沫芯材的溝槽加工面與已鋪敷的織物相接觸，在泡沫芯材上再鋪敷規定厚度的織物；在泡沫芯材開設溝槽的一端設置導流管，在另一端設置真空管；採用真空密封袋膜和密封膠帶將上述的織物進行密封作業；待密封袋膜內的真空壓力≤-0.095Mpa時，將樹脂溶液通過注膠管導入導流管與導流布組成的樹脂導流系統，當樹脂完全浸潤纖維織物後，停止注膠和抽真空，注入的樹脂在放熱固化之後，在室溫條件下再固化24小時以上獲得夾芯複合材料。2、根據權利要求1戶腐的大型夾芯複合材料帝'j件的真空輔助成型工藝方法，其特徵是所述在泡沬芯材下表面具有的一組平行溝槽，其溝槽寬度為210mm，深度為l7mm，溝槽間距s為20100mm。從泡沫芯材注入樹脂的一端開始開槽至距離另一端s/2處停止。3、根據權利要求1所述的大型夾芯複合材料製件的真空輔助成型工藝方法，其特徵是所述夾層結構成型時鋪設的導流布長度小於1.5m時，在泡沫芯材開設溝槽的一端設置一根導流管，當夾層結構的導流布長度大於1.5加時，按照下面的方式設置多根導流管第一根導流管設置在泡沫芯材開設溝槽的一端，之後每相距lm設置一根導流膠管；最後在另一端設置真空管，真空管距離已鋪設的纖維織物10100mm。全文摘要本發明提出的大型夾芯複合材料製件的真空輔助成型工藝方法為在泡沫芯材底面開置一組平行的溝槽，將纖維織物在已處理的模具上按規定的厚度進行鋪層作業，再將已開槽的泡沫芯材放置在鋪敷完畢的織物上，其中泡沫芯材的溝槽加工面與已鋪敷的織物相接觸，在泡沫芯材上再鋪敷規定厚度的織物；在泡沫芯材開設溝槽的一端設置導流管，在另一端設置真空管；採用真空密封袋膜和密封膠帶將上述的織物進行密封作業；待密封袋膜內的真空壓力≤-0.095Mpa時，將樹脂溶液通過注膠導入導流管與導流布組成的樹脂導流系統，當樹脂完全浸潤纖維織物後，停止注膠和抽真空，注入的樹脂在放熱固化之後，在室溫條件下再固化24小時以上獲得夾芯複合材料。文檔編號B29C70/04GK101352926SQ200810141300公開日2009年1月28日申請日期2008年9月8日優先權日2008年9月8日發明者張興剛,張建設,利王申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所