本發(fā)明涉及雙耳接頭材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及全碳纖維雙耳接頭及其制備工藝。

背景技術(shù)：

近年來，大量飛機(jī)結(jié)構(gòu)的研究工作都著力于用先進(jìn)復(fù)合材料來制造承受大載荷的主承力結(jié)構(gòu)，如商用和軍用飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身和尾翼等部件，人們正在將熱固性和熱塑性基體用于亞聲速運(yùn)輸機(jī)、先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)和未來的超聲速/高超聲速運(yùn)輸機(jī)等機(jī)種中。鋁合金一直是飛機(jī)和航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)的主要材料，現(xiàn)在常規(guī)鋁合金的性能已經(jīng)無法滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量與剛度的要求。試驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)證明，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)能夠完全滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)的使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有金屬接頭加工困難，價(jià)格昂貴，質(zhì)量重的不足，本發(fā)明提供一種重量輕、強(qiáng)度高、剛性好、耐疲勞、抗腐蝕的復(fù)合材料接頭結(jié)構(gòu)。通過科學(xué)設(shè)計(jì)，合理制造，充分發(fā)揮高模高強(qiáng)碳纖維比強(qiáng)度高、比模量大、耐疲勞、抗腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而得到性能優(yōu)越的雙耳接頭。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：全碳纖維雙耳接頭，包括采用高模高強(qiáng)碳纖維制成的底面鋪層、豎直耳片單鋪層和豎直耳片雙鋪層，豎直耳片單鋪層和豎直耳片雙鋪層分別垂直于水平鋪層設(shè)置，上述鋪層的0°、45°、90°鋪層的比例為25：50：25。

進(jìn)一步地，豎直耳片單鋪層和豎直耳片雙鋪層與水平鋪層之間分別填充有碳纖維單向帶。

進(jìn)一步地，水平底面鋪層、豎直耳片單鋪層和豎直耳片雙鋪層的鋪層的比例為50%。

進(jìn)一步地，雙耳接頭厚度為6mm，局部厚6.5mm，與豎直耳片單鋪層和樹脂耳片雙鋪層的連接面為v型結(jié)構(gòu)的層壓板結(jié)構(gòu)。

使用組合模具在熱壓罐內(nèi)通過熱壓罐成型法制成整體的雙耳接頭，并且該組合模具在熱壓罐內(nèi)定向移動(dòng)給雙耳接頭制件施加壓力，然后使用真空袋壓制成雙耳接頭。

進(jìn)一步地，組合模具包括左模具、中間模具和右模具，并且這三個(gè)模具分別依次置于雙耳接頭的雙耳的左側(cè)位置、中間位置以及右側(cè)位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制得的全碳纖維雙耳接頭，充分發(fā)揮高模高強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料比強(qiáng)度高、比模量大、耐疲勞、抗腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而得到性能優(yōu)越的雙耳接頭，能夠使連接接頭在原有金屬結(jié)構(gòu)件基礎(chǔ)上減重15%~25%，同時(shí)該發(fā)明還可以推廣應(yīng)用到其他類型的接頭上。

附圖說明

圖1為全碳纖維雙耳接頭的鋪層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的實(shí)施例的三維圖；

圖3為圖1的實(shí)施例的雙耳接頭與制造其的模具的連接關(guān)系圖；

其中：1-底面鋪層，2-豎直耳片單鋪層，3-豎直耳片雙鋪層，4-碳纖維單向帶，5-v型結(jié)構(gòu)的層壓板結(jié)構(gòu)，6-左模具，7-中間模具，8-右模具。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。

如圖1和圖2所示，全碳纖維雙耳接頭，包括采用高模高強(qiáng)碳纖維制成的底面鋪層1、豎直耳片單鋪層2和豎直耳片雙鋪層3，豎直耳片單鋪層2和豎直耳片雙鋪層3分別垂直于底面鋪層1設(shè)置，上述鋪層的0°、45°、90°鋪層的比例為25：50：25。

在上述實(shí)施例中，豎直耳片單鋪層2和豎直耳片雙鋪層3與水平鋪層1之間分別填充有碳纖維單向帶4。水平底面鋪層1、豎直耳片單鋪層2和豎直耳片雙鋪層3的鋪層的比例為50%，制備得到的雙耳接頭在形狀一致的情況下，僅使用原來雙耳接頭厚度的三分之一至四分之一的厚度，就能達(dá)到與現(xiàn)有的雙耳接頭一樣的強(qiáng)度以及剛度，同時(shí)很大程度上減輕了雙耳接頭的重量。

當(dāng)雙耳接頭厚度為6mm，局部厚6.5mm，與豎直耳片單鋪層和樹脂耳片雙鋪層的連接面為v型結(jié)構(gòu)的層壓板結(jié)構(gòu)5，制得的雙耳接頭具有更高的強(qiáng)度和折彎剛度，并且其重量僅為現(xiàn)有的15-18%。

使用組合模具在熱壓罐內(nèi)通過熱壓罐成型法制成整體的雙耳接頭，并且該組合模具在熱壓罐內(nèi)定向移動(dòng)給雙耳接頭制件施加壓力，然后使用真空袋壓制成雙耳接頭保證制得的雙耳接頭，具有較為均勻內(nèi)部結(jié)構(gòu)，受力均勻，使用壽命較高。

在上述實(shí)施例中，參見圖3，組合模具包括左模具6、中間模具7和右模具8，并且這三個(gè)模具分別依次置于雙耳接頭的雙耳的左側(cè)位置、中間位置以及右側(cè)位置，多面同時(shí)擠壓，均勻度更好。

本發(fā)明的全碳纖維雙耳接頭，采用熱壓罐工藝，雙面組合模具，真空袋壓。通過一體成型技術(shù)，保證結(jié)果質(zhì)量和尺寸精度，全部采用織物預(yù)浸料，充分發(fā)揮高模高強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料比強(qiáng)度大、比模量高、耐疲勞、抗腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而得到性能優(yōu)越的復(fù)合材料接頭結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的實(shí)施例公布的是較佳的實(shí)施例，但并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，極易根據(jù)上述實(shí)施例，領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了全碳纖維雙耳接頭，包括采用高模高強(qiáng)碳纖維制成的底面鋪層、豎直耳片單鋪層和豎直耳片雙鋪層，豎直耳片單鋪層和豎直耳片雙鋪層分別垂直于水平鋪層設(shè)置，上述鋪層的0°、45°、90°鋪層的比例為25：50：25。豎直耳片單鋪層和豎直耳片雙鋪層與水平鋪層之間分別填充有碳纖維單向帶。水平底面鋪層、豎直耳片單鋪層和豎直耳片雙鋪層的比例為50%。本發(fā)明制得的全碳纖維雙耳接頭，充分發(fā)揮高模高強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料比強(qiáng)度高、比模量大、耐疲勞、抗腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而得到性能優(yōu)越的雙耳接頭，能夠使連接接頭在原有金屬結(jié)構(gòu)件基礎(chǔ)上減重15%~25%，同時(shí)該發(fā)明還可以推廣應(yīng)用到其他類型的接頭上。

技術(shù)研發(fā)人員：楊成;陳浩;李澤英;趙宏飛;姜明航
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇恒神股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.02.21
技術(shù)公布日：2017.07.07