專利名稱：空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金字塔型點(diǎn)陣夾芯板的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的點(diǎn)陣夾芯板結(jié)構(gòu)使用的材料絕大多數(shù)都是金屬材料，對于以往的金字塔型 點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，不論是金屬材料體系還是復(fù)合材料體系，當(dāng)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)密度較低時(shí)，桿件易發(fā)生屈 曲而使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度迅速下降，而相同密度的空心桿件其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量更大，所以抵抗屈曲變形 的能力比實(shí)心高出很多。金屬材料體系下，空心圓管金字塔型點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)采用的是沖壓 折疊制備工藝，空心圓管金字塔型夾芯是一種新構(gòu)型，現(xiàn)在沒有空心圓管的金字塔構(gòu)型復(fù) 合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前制備的金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板在低密度 時(shí)力學(xué)性能差的問題，提出了一種空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是所述制備方法由以下步驟完成 步驟一制備剛性模具；剛性模具由多個(gè)單體和兩個(gè)邊板構(gòu)成，每個(gè)單體的橫截面形狀為 梯形，每個(gè)邊板的橫截面形狀為直角梯形；在每個(gè)單體的一個(gè)斜面上加工多對沿該斜面寬 度方向貫通的第一半圓形通孔，每對第一半圓形通孔呈八字形設(shè)置，在每個(gè)單體的另一個(gè) 斜面上與每對第一半圓形通孔相對應(yīng)位置處加工多對沿該斜面寬度方向貫通的第二半圓 形通孔，每對第二半圓形通孔呈八字形設(shè)置，將多個(gè)單體一正一倒相間平鋪設(shè)置構(gòu)成平板 狀，相鄰兩個(gè)單體上的相對應(yīng)的多對第一半圓形通孔一一對應(yīng)并組合構(gòu)成多對第一圓形通 孔，呈平板狀設(shè)置的多個(gè)單體的兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)邊板，在每個(gè)邊板的斜面上與其相鄰單 體的多對第二半圓形通孔相對應(yīng)位置處加工多對第三半圓形通孔，每對第三半圓形通孔呈 八字形設(shè)置，由邊板上的多對第三半圓形通孔與相鄰單體上的多對第二半圓形通孔一一對 應(yīng)組合構(gòu)成多個(gè)第二圓形通孔，第一圓形通孔與第二圓形通孔的孔徑相等，邊板上的斜面 與相鄰單體上的斜面相吻合，多個(gè)單體和兩個(gè)邊板可拆卸連接；步驟二、處理模具模具由剛性模具和多個(gè)熱膨脹芯膜構(gòu)成，用丙酮溶液清洗剛性 組合模具和多個(gè)熱膨脹芯模表面，然后用脫模劑處理模具的外表面；步驟三、固定剛性組合模具用夾具將剛性組合模具固定；步驟四、復(fù)合材料空心圓管預(yù)成型用預(yù)浸料或浸過樹脂的纖維束包裹熱膨脹芯 模并卷制成預(yù)浸料或纏繞纖維柱，且纖維柱的數(shù)量與熱膨脹芯膜的數(shù)量相等，纖維柱的橫 截面形狀與熱膨脹芯膜內(nèi)腔的橫截面形狀相同；步驟五、制備空心圓管結(jié)構(gòu)將制作好的帶熱膨脹芯模的纖維柱塞進(jìn)剛性組合模 具的第一圓形通孔和第二圓形通孔內(nèi)，纖維柱的外徑與剛性模具的圓形通孔的孔徑相匹 配，將多個(gè)纖維柱的兩端外露在剛性模具的外面；步驟六、鋪放面板在剛性組合模具的上下表面按照0 90°C鋪放單向纖維預(yù)浸料，在鋪設(shè)過程中將露在鋼性模具的外側(cè)的纖維柱沿其軸向逐漸劈開，并將其預(yù)埋于模具 上下表面的預(yù)浸料之中；步驟七、產(chǎn)品固化將經(jīng)步驟六形成的剛性組合模具和熱膨脹芯模的結(jié)構(gòu)件放在 液壓機(jī)上加溫加壓固化，固化溫度為100 120°C，固化時(shí)間為1. 5 2小時(shí)，縱向加壓壓力 為0. 5-lMPa，纖維柱承受的橫向壓力為0. 5-lMPa。步驟八、脫模拆下夾具，分別將剛性模具中的兩個(gè)邊板和多個(gè)單體拆卸下，再將 熱膨脹芯模擠出；步驟九、與面板粘接將步驟八所得空心圓管結(jié)構(gòu)與已經(jīng)制備好的復(fù)合材料面板 粘接，即制得空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供了一種基于混合模具制備空心圓管金字塔 構(gòu)型復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法，該方法不僅可以制備出新穎的帶空心圓管的復(fù)合材 料金字塔型夾芯板結(jié)構(gòu)，還能對纖維柱施加壓力，這類復(fù)合材料夾芯板結(jié)構(gòu)在低密度區(qū)域 的力學(xué)性能將大大提高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較以往成型方法所制備的夾芯板至少提高2倍。本方法 制造出來的纖維柱不易發(fā)生屈曲從而可保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，且相同密度的空心纖維柱其轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量更大，所以抵抗屈曲變形的能力比實(shí)心纖維柱高出很多。


圖1是制備本發(fā)明的空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的剛性模具的立 體圖，圖2是剛性模具的單體1的立體圖，圖3是剛性模具的邊板2的立體圖，圖4是將包 裹熱膨脹芯模卷制成預(yù)浸料或纏繞纖維柱的立體圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的空心圓管金字塔型全 復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法由以下步驟完成步驟一制備剛性模具；剛性模具由多 個(gè)單體1和兩個(gè)邊板2構(gòu)成，每個(gè)單體1的橫截面形狀為梯形，每個(gè)邊板2的橫截面形狀為 直角梯形；在每個(gè)單體1的一個(gè)斜面上加工多對沿該斜面寬度方向貫通的第一半圓形通孔 1-1，每對第一半圓形通孔1-1呈八字形設(shè)置，在每個(gè)單體1的另一個(gè)斜面上與每對第一半 圓形通孔1-1相對應(yīng)位置處加工多對沿該斜面寬度方向貫通的第二半圓形通孔1-2，每對 第二半圓形通孔1-2呈八字形設(shè)置，將多個(gè)單體1 一正一倒相間平鋪設(shè)置構(gòu)成平板狀，相鄰 兩個(gè)單體1上的相對應(yīng)的多對第一半圓形通孔1-1 一一對應(yīng)并組合構(gòu)成多對第一圓形通孔 3，呈平板狀設(shè)置的多個(gè)單體1的兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)邊板2，在每個(gè)邊板2的斜面上與其相鄰 單體1的多對第二半圓形通孔1-2相對應(yīng)位置處加工多對第三半圓形通孔2-1，每對第三半 圓形通孔2-1呈八字形設(shè)置，由邊板2上的多對第三半圓形通孔2-1與相鄰單體1上的多 對第二半圓形通孔1-2—一對應(yīng)組合構(gòu)成多個(gè)第二圓形通孔4，第一圓形通孔3與第二圓形 通孔4的孔徑相等，邊板2上的斜面與相鄰單體1上的斜面相吻合，多個(gè)單體1和兩個(gè)邊板 2可拆卸連接；步驟二、處理模具模具由剛性模具和多個(gè)熱膨脹芯膜5構(gòu)成，用丙酮溶液清洗剛 性組合模具和多個(gè)熱膨脹芯模5表面，然后用脫模劑處理模具的外表面；步驟三、固定剛性組合模具用夾具將剛性組合模具固定；
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步驟四、復(fù)合材料空心圓管預(yù)成型用預(yù)浸料或浸過樹脂的纖維束包裹熱膨脹芯 模5并卷制成預(yù)浸料或纏繞纖維柱6，且纖維柱6的數(shù)量與熱膨脹芯膜的數(shù)量相等，纖維柱 6的橫截面形狀與熱膨脹芯膜5內(nèi)腔的橫截面形狀相同；步驟五、制備空心圓管結(jié)構(gòu)將制作好的帶熱膨脹芯模的纖維柱6塞進(jìn)剛性組合 模具的第一圓形通孔3和第二圓形通孔4內(nèi)，纖維柱6的外徑與剛性模具的圓形通孔的孔 徑相匹配，將多個(gè)纖維柱6的兩端外露在剛性模具的外面；步驟六、鋪放面板在剛性組合模具的上下表面按照0 90°C鋪放單向纖維預(yù)浸 料，在鋪設(shè)過程中將露在鋼性模具的外側(cè)的纖維柱6沿其軸向逐漸劈開，并將其預(yù)埋于模 具上下表面的預(yù)浸料之中；步驟七、產(chǎn)品固化將經(jīng)步驟六形成的剛性組合模具和熱膨脹芯模5的結(jié)構(gòu)件放 在液壓機(jī)上加溫加壓固化，固化溫度為100 120°C，固化時(shí)間為1. 5 2小時(shí)，縱向加壓壓 力為0. 5-lMPa，纖維柱6承受的橫向壓力為0. 5_lMPa。步驟八、脫模拆下夾具，分別將剛性模具中的兩個(gè)邊板2和多個(gè)單體1拆卸下，再 將熱膨脹芯模5擠出；步驟九、與面板粘接將步驟八所得空心圓管結(jié)構(gòu)與已經(jīng)制備好的復(fù)合材料面板 粘接，即制得空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板；本實(shí)施方式可以通過改變熱膨脹芯模5的外徑，來制備不同壁厚的空心圓管，從 而改變結(jié)構(gòu)的相對密度，步驟二中使用的脫模劑型號為XTEND818。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的步驟一中熱膨脹芯膜5 由硅橡膠或聚甲基丙烯酰亞胺泡沫制成。其他組成與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式的步驟七中的固化溫度為120°C，固化時(shí)間為2h，縱 向加壓壓力為IMPa，纖維柱6承受的橫向壓力為IMPa。面板和纖維柱都可以施加上壓力， 這樣纖維柱承載時(shí)不易劈裂，可使這類夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能得到提高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度至少提高2 倍。其它方法步驟與具體實(shí)施方式
一或二相同。
權(quán)利要求
一種空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法，其特征在于所述制備方法由以下步驟完成步驟一制備剛性模具；剛性模具由多個(gè)單體(1)和兩個(gè)邊板(2)構(gòu)成，每個(gè)單體(1)的橫截面形狀為梯形，每個(gè)邊板(2)的橫截面形狀為直角梯形；在每個(gè)單體(1)的一個(gè)斜面上加工多對沿該斜面寬度方向貫通的第一半圓形通孔(1 1)，每對第一半圓形通孔(1 1)呈八字形設(shè)置，在每個(gè)單體(1)的另一個(gè)斜面上與每對第一半圓形通孔(1 1)相對應(yīng)位置處加工多對沿該斜面寬度方向貫通的第二半圓形通孔(1 2)，每對第二半圓形通孔(1 2)呈八字形設(shè)置，將多個(gè)單體(1)一正一倒相間平鋪設(shè)置構(gòu)成平板狀，相鄰兩個(gè)單體(1)上的相對應(yīng)的多對第一半圓形通孔(1 1)一一對應(yīng)并組合構(gòu)成多對第一圓形通孔(3)，呈平板狀設(shè)置的多個(gè)單體(1)的兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)邊板(2)，在每個(gè)邊板(2)的斜面上與其相鄰單體(1)的多對第二半圓形通孔(1 2)相對應(yīng)位置處加工多對第三半圓形通孔(2 1)，每對第三半圓形通孔(2 1)呈八字形設(shè)置，由邊板(2)上的多對第三半圓形通孔(2 1)與相鄰單體(1)上的多對第二半圓形通孔(1 2)一一對應(yīng)組合構(gòu)成多個(gè)第二圓形通孔(4)，第一圓形通孔(3)與第二圓形通孔(4)的孔徑相等，邊板(2)上的斜面與相鄰單體(1)上的斜面相吻合，多個(gè)單體(1)和兩個(gè)邊板(2)可拆卸連接；步驟二、處理模具模具由剛性模具和多個(gè)熱膨脹芯膜(5)構(gòu)成，用丙酮溶液清洗剛性組合模具和多個(gè)熱膨脹芯模(5)表面，然后用脫模劑處理模具的外表面；步驟三、固定剛性組合模具用夾具將剛性組合模具固定；步驟四、復(fù)合材料空心圓管預(yù)成型用預(yù)浸料或浸過樹脂的纖維束包裹熱膨脹芯模(5)并卷制成預(yù)浸料或纏繞纖維柱(6)，且纖維柱(6)的數(shù)量與熱膨脹芯膜(5)的數(shù)量相等，纖維柱(6)的橫截面形狀與熱膨脹芯膜(5)內(nèi)腔的橫截面形狀相同；步驟五、制備空心圓管結(jié)構(gòu)將制作好的帶熱膨脹芯模的纖維柱(6)塞進(jìn)剛性組合模具的第一圓形通孔(3)和第二圓形通孔(4)內(nèi)，纖維柱(6)的外徑與剛性模具的圓形通孔的孔徑相匹配，將多個(gè)纖維柱(6)的兩端外露在剛性模具的外面；步驟六、鋪放面板在剛性組合模具的上下表面按照0～90℃鋪放單向纖維預(yù)浸料，在鋪設(shè)過程中將露在鋼性模具的外側(cè)的纖維柱(6)沿其軸向逐漸劈開，并將其預(yù)埋于模具上下表面的預(yù)浸料之中；步驟七、產(chǎn)品固化將經(jīng)步驟六形成的剛性組合模具和熱膨脹芯模(5)的結(jié)構(gòu)件放在液壓機(jī)上加溫加壓固化，固化溫度為100～120℃，固化時(shí)間為1.5～2小時(shí)，縱向加壓壓力為0.5 1MPa，纖維柱(6)承受的橫向壓力為0.5 1MPa。步驟八、脫模拆下夾具，分別將剛性模具中的兩個(gè)邊板(2)和多個(gè)單體(1)拆卸下，再將熱膨脹芯模(5)擠出；步驟九、與面板粘接將步驟八所得空心圓管結(jié)構(gòu)與已經(jīng)制備好的復(fù)合材料面板粘接，即制得空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法，其特征 在于所述步驟一中熱膨脹芯膜(5)由硅橡膠或聚甲基丙烯酰亞胺泡沫制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法，其 特征在于步驟七中的固化溫度為120°C，固化時(shí)間為2小時(shí)，縱向加壓壓力為IMPa，纖維柱(6)承受的橫向壓力為IMPa。
全文摘要
空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法，它涉及一種金字塔型點(diǎn)陣夾芯板的制備方法。本發(fā)明的目的是為了解決目前制備的金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板低密度時(shí)力學(xué)性能差的問題。技術(shù)要點(diǎn)制備剛性模具；處理模具；固定剛性模具；用預(yù)浸料或浸過樹脂的纖維束包裹熱膨脹芯模制成預(yù)浸料或纏繞纖維柱；制備空心圓管結(jié)構(gòu)將制作好的帶熱膨脹芯模的纖維柱塞進(jìn)第一圓形通孔和第二圓形通孔內(nèi)，將多個(gè)纖維柱的兩端外露在剛性模具的外面；在組合模具的上下表面鋪放單向纖維預(yù)浸料，并將露在剛性模具外面的纖維柱的兩端沿纖維柱的軸向劈開預(yù)埋在上下表面的預(yù)浸料中；固化；脫模。本發(fā)明用于制備空心圓管金字塔型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板。
文檔編號B29C33/00GK101890814SQ20101022114
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者吳林志, 殷莎, 馬力 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)