一種防止厚蜂窩滑移塌陷的夾芯結(jié)構(gòu)成型工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種防止厚蜂窩滑移塌陷的夾芯結(jié)構(gòu)成型工藝方法。為克服現(xiàn)有厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)成型中易滑移塌陷的缺點，本發(fā)明采用減小蜂窩楔形角度和內(nèi)部強化、固定蜂窩的整體固化工藝方法。通過減小厚蜂窩邊緣楔形角度，減小側(cè)向分力；同時采用中低溫固化預(yù)浸料在夾芯結(jié)構(gòu)面板預(yù)浸料固化之前實現(xiàn)對厚蜂窩邊緣的加強和固定，整個夾芯結(jié)構(gòu)在熱壓罐中整體固化成型。本發(fā)明通過優(yōu)化蜂窩結(jié)構(gòu)參數(shù)和內(nèi)部加強固定蜂窩，徹底避免厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)成型中的滑移塌陷現(xiàn)象，能有效提高厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的成品合格率；由于采用整體固化成型，不需進行分步固化和二次膠結(jié)，工藝簡潔，減少了其它輔助工裝，降低了熱壓罐成型工時，能有效降低厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的制造成本。
【專利說明】一種防止厚蜂窩滑移塌陷的夾芯結(jié)構(gòu)成型工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料成型工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種防止厚蜂窩滑移塌陷的夾芯結(jié)構(gòu)成型工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)成型固化工藝可以分為分步固化工藝和整體共固化工藝。分步固化工藝是指復(fù)合材料面板(或其中一部分面板)的固化成型與面板(或其中一部分面板)和蜂窩的膠接分步進行的成型方法。而整體共固化工藝中復(fù)合材料固化與面板和蜂窩膠接同時在一個工藝周期中完成。分步固化法由于多次膠接、固化，工藝繁瑣，各部分變形不均，易造成構(gòu)件超重、界面弱化的缺點。整體共固化工藝具有步驟簡潔、降低工藝成本、界面強度高的特點。厚蜂窩夾芯(蜂窩高度>20_)結(jié)構(gòu)在整體共固化工藝過程中，材料體系隨溫度升高會經(jīng)歷一個大成型壓力下的低粘度平臺，蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)與面板鋪層間的膠粘劑粘度較低，容易出現(xiàn)側(cè)向滑移，使蜂窩夾芯錯位、擠壓變形；同時由于厚蜂窩夾芯的高度較高，在較大的成型壓力下易發(fā)生由蜂窩邊緣擴展到中央的失穩(wěn)坍塌，導(dǎo)致褶皺、塌陷等缺陷，而側(cè)向滑移導(dǎo)致的蜂窩錯位和擠壓變形則加劇了這一現(xiàn)象。兩方面的因素綜合作用導(dǎo)致厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)制件廢品率居高不下。[0003]因此，在厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的成型工藝過程中防止發(fā)生厚蜂窩的滑移和塌陷，能有效提高成品合格率，降低制件成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有厚蜂窩夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體固化工藝過程中容易出現(xiàn)側(cè)向滑移與失穩(wěn)坍塌的現(xiàn)狀，本發(fā)明提出一種防止厚蜂窩滑移塌陷的成型工藝方法。通過采用減小蜂窩楔形角度和內(nèi)部強化、固定蜂窩的組合工藝方法，既減小了蜂窩在成型過程中受到的側(cè)向分力，又通過內(nèi)部提前固化來強化、固定蜂窩邊緣，以此來防止厚蜂窩在成型過程中易出現(xiàn)的滑移和塌陷。該方法工藝步驟簡潔、可操作性強，可有效提高厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)整體固化工藝制件的成品合格率,降低生產(chǎn)成本。
[0005]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:一種防止厚蜂窩側(cè)向滑移失穩(wěn)坍塌的復(fù)合材料組合工藝方法，包括以下步驟:
[0006]I)蜂窩楔形角依次切割為45°、35°、25°、15°，按順序測試蜂窩在成型壓力下不產(chǎn)生滑移塌陷的最大蜂窩楔形角α ；
[0007]2)在工裝模具上鋪敷若干層下面板預(yù)浸料，并用膠膜將蜂窩粘在預(yù)浸料上的指定位置；
[0008]3)若α≥15°，則蜂窩楔形角切割為α ;若α氺15°，則蜂窩楔形角切割為15°，并選取固化溫度低于面板預(yù)浸料基體樹脂玻璃化溫度的中溫固化體系，為避免成型過程中造成因材料差異導(dǎo)致的殘余應(yīng)力，盡量選用與面板預(yù)浸料相同的增強纖維布，裁剪成寬度超過楔形角斜邊30mm的預(yù)浸料帶，居中鋪敷在蜂窩四邊楔形上，蜂窩四個邊角上的預(yù)浸料應(yīng)剪裁拼接、避免搭接重疊；
[0009]4)鋪敷膠膜覆蓋在整個蜂窩區(qū)域上；
[0010]5)在膠膜和露出的下面板預(yù)浸料上依次鋪敷若干層上面板預(yù)浸料，鋪敷上面板預(yù)浸料時應(yīng)在第I層鋪設(shè)大小合適的預(yù)浸料用來填平蜂窩上表面由于加強四邊楔形造成的凹陷區(qū)域；
[0011]6)在蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)上平整鋪放I層有孔隔離膜和I層透氣輔助材料；
[0012]7)封裝真空袋后進入熱壓罐一次整體固化成型。固化工藝應(yīng)在中低溫固化預(yù)浸料的固化溫度增設(shè)保溫保壓平臺，使中低溫固化預(yù)浸料固化獲得能固定和加強蜂窩四邊楔形所需的強度和剛度。
[0013]該工藝方法的優(yōu)點為:
[0014]I)徹底解決了厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的滑移、坍塌現(xiàn)象，能有效提高厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的成品合格率；
[0015]2)采用一次進罐整體固化工藝成型，不需進行分步固化和二次膠結(jié)，縮短了熱壓罐設(shè)備的占用工時，減少了手工工序，能有效降低工藝成本；
[0016]3)不需要制造額外的輔助工裝，依靠減小蜂窩邊緣楔形角度和材料內(nèi)部對蜂窩邊緣的加強和固定來防止工藝過程中蜂窩的滑移、起皺和坍塌。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為采用減小楔形角度和內(nèi)部強化固定蜂窩的方法防止滑移塌陷示意圖；
[0018]圖中:
[0019]1.蜂窩楔形角；2.工裝模具；3.下面板預(yù)浸料；4.膠膜； 5.蜂窩；
[0020]6.中溫固化預(yù)浸料；7.上面板預(yù)浸料；8.有孔隔離膜；9.透氣輔助材料；10.真空袋。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0022]成型一件碳纖維面板/厚蜂窩夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，蜂窩高度為20_，蜂窩長寬為800mmX800mm，上面板鋪層為2層碳纖維預(yù)浸料，下面板鋪層為4層碳纖維預(yù)浸料。其中蜂窩規(guī)格為NH-1-1-1.83-48-20，上、下面板預(yù)浸料體系均為3233/CF3011/52，膠膜牌號為J95。
[0023]I)按所需大小準(zhǔn)備好蜂窩(5)，并按45°、35°、25°、15°依次切割好邊緣楔形角，按順序測試成型壓力0.4MPa下不產(chǎn)生滑移和塌陷的最大蜂窩楔形角α。試驗表明蜂窩邊緣楔形角為15°時，在成型壓力下仍出現(xiàn)滑移和塌陷，說明α氺15° ;
[0024]2)在工裝模具(2)上按順序鋪敷4層下面板預(yù)浸料(3)，并用膠膜(4)將蜂窩(5)粘在預(yù)浸料上的指定位置；
[0025]3)蜂窩楔形角(I)切割成15° ;自制含膠量約60%的中低溫固化樹脂體系/CF3011預(yù)浸料，裁剪出4條長寬為850mmX IlOmm的預(yù)浸料帶(6)，在蜂窩四邊楔形上居中鋪敷，剪裁拼接蜂窩(5)邊角上的預(yù)浸料，避免搭接重疊；
[0026]4)在蜂窩(5)上面鋪敷I層膠膜⑷；[0027]5)在膠膜(4)和露出的下面板預(yù)浸料上依次鋪敷若干層上面板預(yù)浸料(7)，上面板第I層預(yù)浸料剪裁為620mmX620mm大小用來填平蜂窩上表面由于加強四邊楔形造成的凹陷區(qū)域；
[0028]6)在蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)上平整鋪放I層有孔隔離膜(8)和I層透氣輔助材料(9)；
[0029]7)封裝真空袋(10)后進入熱壓罐成型，固化工藝為:80°C，加壓0.2MPa，保溫保壓
0.5小時；隨后升溫至125°C，0.4MPa，保溫保壓2.5小時后降溫，出罐。這樣固化過程中中低溫固化預(yù)浸料(7)先達到玻璃化溫度，粘度降低，多余的膠液流出對蜂窩浸潤，達到80°C后凝膠固化，與固化后的中低溫固化預(yù)浸料(7) —同起到了加強和固定蜂窩邊緣的作用，防止了蜂窩的側(cè)向滑移和失穩(wěn)塌陷，保證了厚蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種防止厚蜂窩滑移坍塌的夾芯結(jié)構(gòu)成型工藝方法，其特征在于包括以下步驟: 1)蜂窩楔形角(I)依次切割為45°、35°、25°、15°，按順序測試蜂窩在成型壓力不產(chǎn)生滑移塌陷的最大蜂窩楔形角α ; 2)在工裝模具(2)上鋪敷若干層下面板預(yù)浸料(3)，并用膠膜(4)將蜂窩(5)粘在下面板預(yù)浸料(3)上的指定位置； 3)若α≥15°，則蜂窩楔形角(I)剪裁為α;若α氺15°，則蜂窩楔形角(I)切割為15°，并選取含膠量約60%、固化溫度低于面板基體樹脂玻璃化溫度的中低溫固化預(yù)浸料(6)，裁剪成寬度超過蜂窩邊緣楔形斜邊30mm的預(yù)浸料帶，居中鋪敷在蜂窩四邊楔形上，蜂窩(5)四個邊角上的預(yù)浸料應(yīng)剪裁拼接、避免搭接重疊； 4)鋪敷膠膜(4)覆蓋在整個蜂窩區(qū)域上； 5)在膠膜和露出的下面板預(yù)浸料上依次鋪敷若干層上面板預(yù)浸料(7)，鋪敷上面板預(yù)浸料時應(yīng)在第I層鋪設(shè)大小合適的預(yù)浸料用來填平蜂窩上表面由于加強四邊楔形造成的凹陷區(qū)域； 6)在蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)上鋪放I層有孔隔離膜(8)和I層透氣輔助材料(9)； 7)封裝真空袋(10)，進入熱壓罐一次整體固化成型。固化工藝應(yīng)在中低溫固化預(yù)浸料(6)的固化溫度增設(shè)保溫保壓平臺，使中低溫固化預(yù)浸料(6)獲得能固定和加強蜂窩四邊楔形所需的強度和剛度 。
【文檔編號】B29C70/44GK103935050SQ201410203759
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】羅靚, 馬鐵林, 張朔, 向錦武 申請人:北京航空航天大學(xué)