復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)真空灌注一次成型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料加工制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及復(fù)合材料成型技術(shù)，特別涉及復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)真空灌注一次成型方法
【背景技術(shù)】
[0002]金屬夾芯結(jié)構(gòu)是一類由芯子、上下面板及芯子與上下之間的上下界面組成的復(fù)合材料，因其自身具有的輕質(zhì)、比剛度高、比強度大、可加工性良好、易于凸顯組合優(yōu)勢等性能特點，使得其在汽車、船舶制造、國防軍事、航空航天等領(lǐng)域扮演著十分重要角色。然而，目前在該類材料的制備工藝上還存在加工效率低、周期長、操作復(fù)雜以及成本高等一系列缺陷，這些制備工藝上的缺陷嚴重影響了廣大學(xué)者對金屬泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的研究進程，同時也大大限制了金屬泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。因此，改進和創(chuàng)新現(xiàn)有的制備工藝，設(shè)計和開發(fā)新的制備方法的對于發(fā)揮夾芯結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性能具有極其重要的作用。
[0003]本發(fā)明涉及一種真空輔助樹脂灌注復(fù)合材料成型工藝，該工藝通過利用真空負壓實現(xiàn)樹脂在纖維及其織物之間的浸漬，并在真空壓力下固化成型，全程可在室溫下進行。因此，與以往的手糊成型、模壓成型、熱壓罐成型相比，具有制造設(shè)備簡單、成本低、周期短及產(chǎn)品質(zhì)量高等一系列特點。其次，該工藝過程無溶劑釋放，是一種十分環(huán)保的綠色制備工藝，具有十分廣泛的應(yīng)用背景。
[0004]目前，復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的制備主要有兩種方法，一種是多步成型法，一種是一次成型法。多步成型法是指將復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)兩側(cè)的纖維增強復(fù)合材料面板先單獨成型，然后采用粘接劑將面板和夾芯結(jié)構(gòu)芯子粘接成型；一次成型法是指通過采用傳統(tǒng)的真空輔助樹脂灌注工藝，在夾芯結(jié)構(gòu)芯子兩側(cè)鋪設(shè)纖維布預(yù)制件和脫模介質(zhì)，并將整個預(yù)制件用密封介質(zhì)密封，然后用抽氣罐抽掉預(yù)制件內(nèi)的空氣，利用真空負壓將樹脂浸漬到纖維和芯子的表面，并在該壓力下固化成型。
[0005]專利CN1915650介紹了一種玻璃鋼復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的真空成型工藝，該工藝先制備各層材料，然后利用粘接劑將各層材料粘接形成復(fù)合材料預(yù)制件，最后利用上下合模將復(fù)合材料預(yù)制件在真空負壓下進行固化成型。
[0006]專利CN10352926介紹一種通過在芯子材料表面開槽后將其置于纖維中間，利用所開的槽將樹脂浸漬到纖維中的大型結(jié)構(gòu)復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制備工藝。
[0007]專利CN104139529A介紹了一種基于真空輔助樹脂灌注技術(shù)，夾芯結(jié)構(gòu)上下面分別利用導(dǎo)流介質(zhì)和半透膜作為促進樹脂在纖維織物中流動和浸漬的夾芯結(jié)構(gòu)制備工藝。
[0008]目前，國內(nèi)外尚無在夾芯結(jié)構(gòu)上下面鋪設(shè)聚乙烯導(dǎo)流網(wǎng)作為導(dǎo)流系統(tǒng)、并且整個過程在室溫下進行各金屬泡沫復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)一次成型制備工藝的相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)制備工藝及成型方法的不足，基于樹脂傳遞模塑成型(Resin Transfer Molding, RTM)和真空輔助成型工藝(VacuumAssisted Resin Infus1n，VARI)的原理，以真空負壓代替RTM工藝中的機械注射壓力，完成對樹脂的灌注和浸漬，將VARI的應(yīng)用范圍由樹脂基纖維增強復(fù)合材料的制備推廣到復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的制備，同時，由于本發(fā)明所涉及的工藝不受模具的限制，因此能夠提供一種復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)真空灌注一次成型方法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]—種復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)真空灌注一次成型方法，包括以下步驟:
[0012]A、纖維布預(yù)制件準備；
[0013]B、預(yù)制坯件鋪設(shè)；
[0014]C、包裝密封；
[0015]D、經(jīng)過真空調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)真空度；
[0016]E、配置樹脂基體；
[0017]F、經(jīng)過樹脂灌注系統(tǒng)灌注樹脂；
[0018]G、經(jīng)過材料成型系統(tǒng)成型得出產(chǎn)品。
[0019]優(yōu)選的，所述樹脂灌注系統(tǒng)包括攪拌系統(tǒng)、空壓軟管和進料閥。
[0020]優(yōu)選的，所述材料成型系統(tǒng)包括密封膜、密封膠帶、脫模介質(zhì)、導(dǎo)流系統(tǒng)、纖維布和泡沫鋁芯子。
[0021]優(yōu)選的，所述真空調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括空壓軟管、不銹鋼罐、真空表、真空栗、真空調(diào)節(jié)閥和樹脂收集器。
[0022]優(yōu)選的，所述樹脂攪拌系統(tǒng)用于配置由環(huán)氧樹脂和固化劑組成的復(fù)合材料基體。
[0023]優(yōu)選的，空壓軟管用于連接所述樹脂攪拌系統(tǒng)和預(yù)制坯件的灌注口，進氣閥位于空壓軟管與灌注口的連接處，用于抽真空時控制空氣的流入。
[0024]優(yōu)選的，密封膜及密封膠帶用于形成預(yù)制坯件的封閉空間，確保抽真空后維持真空環(huán)境。
[0025]優(yōu)選的，導(dǎo)流管和導(dǎo)流網(wǎng)用于形成導(dǎo)流系統(tǒng)，促進樹脂在纖維布及其與芯子界面的流動和浸漬；脫模介質(zhì)用于固化后成品與導(dǎo)流網(wǎng)的分離，同時便于形成良好的表面。
[0026]優(yōu)選的，真空栗和不銹鋼罐用于提供抽氣的動力和維持穩(wěn)定的氣壓；真空調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)抽氣的速率；真空表用于監(jiān)測預(yù)制坯件內(nèi)的實時氣壓。
[0027]優(yōu)選的，樹脂收集器用于收集加工過程中流過預(yù)制件后多余的樹脂。
[0028]本發(fā)明通過利用真空負壓實現(xiàn)樹脂在纖維及其織物之間的浸漬，并在真空壓力下固化成型，全程可在室溫下進行。因此，與以往的手糊成型、模壓成型、熱壓罐成型相比，具有制造設(shè)備簡單、成本低、周期短及產(chǎn)品質(zhì)量高等一系列特點。其次，該工藝過程無溶劑釋放，是一種十分環(huán)保的綠色制備工藝，具有十分廣泛的應(yīng)用背景。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0030]圖1為本發(fā)明所述的制備工藝的流程圖；
[0031]圖2為本發(fā)明所述的預(yù)制坯件的鋪層圖；
[0032]圖3為本發(fā)明所述的制備及控制系統(tǒng)的組成圖；
[0033]圖4為本發(fā)明所述的切割后的泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)試樣；
[0034]上述圖中:
[0035]附圖2中1和6為密封膜、2為導(dǎo)流網(wǎng)、3為脫模布、4為玻璃纖維布、5為泡沫鋁芯子、7和8為導(dǎo)流管。
[0036]附圖3中1為樹脂攪拌系統(tǒng)、2為空壓軟管、3為進氣閥、4為平面模具、5為密封的預(yù)制件、6為不銹鋼罐及樹脂收集器、7為真空表、8為真空調(diào)節(jié)閥、9為真空栗。
【具體實施方式】
[0037]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0038]圖1至4所示，一種復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)真空灌注一次成型方法，包括以下步驟:
[0039]A、纖維布預(yù)制件準備；
[0040]B、預(yù)制坯件鋪設(shè)；
[0041]C、包裝密封；
[0042]D、經(jīng)過真空調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)真空度；
[0043]E、配置樹脂基體；
[0044]F、經(jīng)過樹脂灌注系統(tǒng)灌注樹脂；
[0045]G、經(jīng)過材料成型系統(tǒng)成型得出產(chǎn)品。
[0046]所