一种防止厚蜂窝滑移塌陷的夹芯结构成型工艺方法
【专利摘要】本发明涉及一种防止厚蜂窝滑移塌陷的夹芯结构成型工艺方法。为克服现有厚蜂窝夹芯结构成型中易滑移塌陷的缺点，本发明采用减小蜂窝楔形角度和内部强化、固定蜂窝的整体固化工艺方法。通过减小厚蜂窝边缘楔形角度，减小侧向分力；同时采用中低温固化预浸料在夹芯结构面板预浸料固化之前实现对厚蜂窝边缘的加强和固定，整个夹芯结构在热压罐中整体固化成型。本发明通过优化蜂窝结构参数和内部加强固定蜂窝，彻底避免厚蜂窝夹芯结构成型中的滑移塌陷现象，能有效提高厚蜂窝夹芯结构的成品合格率；由于采用整体固化成型，不需进行分步固化和二次胶结，工艺简洁，减少了其它辅助工装，降低了热压罐成型工时，能有效降低厚蜂窝夹芯结构的制造成本。
【专利说明】一种防止厚蜂窝滑移塌陷的夹芯结构成型工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料成型工艺【技术领域】，是一种防止厚蜂窝滑移塌陷的夹芯结构成型工艺方法。
【背景技术】
[0002]复合材料蜂窝夹芯结构成型固化工艺可以分为分步固化工艺和整体共固化工艺。分步固化工艺是指复合材料面板(或其中一部分面板)的固化成型与面板(或其中一部分面板)和蜂窝的胶接分步进行的成型方法。而整体共固化工艺中复合材料固化与面板和蜂窝胶接同时在一个工艺周期中完成。分步固化法由于多次胶接、固化，工艺繁琐，各部分变形不均，易造成构件超重、界面弱化的缺点。整体共固化工艺具有步骤简洁、降低工艺成本、界面强度高的特点。厚蜂窝夹芯(蜂窝高度>20_)结构在整体共固化工艺过程中，材料体系随温度升高会经历一个大成型压力下的低粘度平台，蜂窝夹芯结构与面板铺层间的胶粘剂粘度较低，容易出现侧向滑移，使蜂窝夹芯错位、挤压变形；同时由于厚蜂窝夹芯的高度较高，在较大的成型压力下易发生由蜂窝边缘扩展到中央的失稳坍塌，导致褶皱、塌陷等缺陷，而侧向滑移导致的蜂窝错位和挤压变形则加剧了这一现象。两方面的因素综合作用导致厚蜂窝夹芯结构制件废品率居高不下。[0003]因此，在厚蜂窝夹芯结构的成型工艺过程中防止发生厚蜂窝的滑移和塌陷，能有效提高成品合格率，降低制件成本。
【发明内容】
[0004]为了解决现有厚蜂窝夹芯复合材料结构整体固化工艺过程中容易出现侧向滑移与失稳坍塌的现状，本发明提出一种防止厚蜂窝滑移塌陷的成型工艺方法。通过采用减小蜂窝楔形角度和内部强化、固定蜂窝的组合工艺方法，既减小了蜂窝在成型过程中受到的侧向分力，又通过内部提前固化来强化、固定蜂窝边缘，以此来防止厚蜂窝在成型过程中易出现的滑移和塌陷。该方法工艺步骤简洁、可操作性强，可有效提高厚蜂窝夹芯结构整体固化工艺制件的成品合格率,降低生产成本。
[0005]本发明的具体技术方案如下:一种防止厚蜂窝侧向滑移失稳坍塌的复合材料组合工艺方法，包括以下步骤:
[0006]I)蜂窝楔形角依次切割为45°、35°、25°、15°，按顺序测试蜂窝在成型压力下不产生滑移塌陷的最大蜂窝楔形角α ；
[0007]2)在工装模具上铺敷若干层下面板预浸料，并用胶膜将蜂窝粘在预浸料上的指定位置；
[0008]3)若α≥15°，则蜂窝楔形角切割为α ;若α氺15°，则蜂窝楔形角切割为15°，并选取固化温度低于面板预浸料基体树脂玻璃化温度的中温固化体系，为避免成型过程中造成因材料差异导致的残余应力，尽量选用与面板预浸料相同的增强纤维布，裁剪成宽度超过楔形角斜边30mm的预浸料带，居中铺敷在蜂窝四边楔形上，蜂窝四个边角上的预浸料应剪裁拼接、避免搭接重叠；
[0009]4)铺敷胶膜覆盖在整个蜂窝区域上；
[0010]5)在胶膜和露出的下面板预浸料上依次铺敷若干层上面板预浸料，铺敷上面板预浸料时应在第I层铺设大小合适的预浸料用来填平蜂窝上表面由于加强四边楔形造成的凹陷区域；
[0011]6)在蜂窝夹芯结构上平整铺放I层有孔隔离膜和I层透气辅助材料；
[0012]7)封装真空袋后进入热压罐一次整体固化成型。固化工艺应在中低温固化预浸料的固化温度增设保温保压平台，使中低温固化预浸料固化获得能固定和加强蜂窝四边楔形所需的强度和刚度。
[0013]该工艺方法的优点为:
[0014]I)彻底解决了厚蜂窝夹芯结构的滑移、坍塌现象，能有效提高厚蜂窝夹芯结构的成品合格率；
[0015]2)采用一次进罐整体固化工艺成型，不需进行分步固化和二次胶结，缩短了热压罐设备的占用工时，减少了手工工序，能有效降低工艺成本；
[0016]3)不需要制造额外的辅助工装，依靠减小蜂窝边缘楔形角度和材料内部对蜂窝边缘的加强和固定来防止工艺过程中蜂窝的滑移、起皱和坍塌。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为采用减小楔形角度和内部强化固定蜂窝的方法防止滑移塌陷示意图；
[0018]图中:
[0019]1.蜂窝楔形角；2.工装模具；3.下面板预浸料；4.胶膜； 5.蜂窝；
[0020]6.中温固化预浸料；7.上面板预浸料；8.有孔隔离膜；9.透气辅助材料；10.真空袋。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0022]成型一件碳纤维面板/厚蜂窝夹芯复合材料结构，蜂窝高度为20_，蜂窝长宽为800mmX800mm，上面板铺层为2层碳纤维预浸料，下面板铺层为4层碳纤维预浸料。其中蜂窝规格为NH-1-1-1.83-48-20，上、下面板预浸料体系均为3233/CF3011/52，胶膜牌号为J95。
[0023]I)按所需大小准备好蜂窝(5)，并按45°、35°、25°、15°依次切割好边缘楔形角，按顺序测试成型压力0.4MPa下不产生滑移和塌陷的最大蜂窝楔形角α。试验表明蜂窝边缘楔形角为15°时，在成型压力下仍出现滑移和塌陷，说明α氺15° ;
[0024]2)在工装模具(2)上按顺序铺敷4层下面板预浸料(3)，并用胶膜(4)将蜂窝(5)粘在预浸料上的指定位置；
[0025]3)蜂窝楔形角(I)切割成15° ;自制含胶量约60%的中低温固化树脂体系/CF3011预浸料，裁剪出4条长宽为850mmX IlOmm的预浸料带(6)，在蜂窝四边楔形上居中铺敷，剪裁拼接蜂窝(5)边角上的预浸料，避免搭接重叠；
[0026]4)在蜂窝(5)上面铺敷I层胶膜⑷；[0027]5)在胶膜(4)和露出的下面板预浸料上依次铺敷若干层上面板预浸料(7)，上面板第I层预浸料剪裁为620mmX620mm大小用来填平蜂窝上表面由于加强四边楔形造成的凹陷区域；
[0028]6)在蜂窝夹芯结构上平整铺放I层有孔隔离膜(8)和I层透气辅助材料(9)；
[0029]7)封装真空袋(10)后进入热压罐成型，固化工艺为:80°C，加压0.2MPa，保温保压
0.5小时；随后升温至125°C，0.4MPa，保温保压2.5小时后降温，出罐。这样固化过程中中低温固化预浸料(7)先达到玻璃化温度，粘度降低，多余的胶液流出对蜂窝浸润，达到80°C后凝胶固化，与固化后的中低温固化预浸料(7) —同起到了加强和固定蜂窝边缘的作用，防止了蜂窝的侧向滑移和失稳塌陷，保证了厚蜂窝夹芯结构的质量。
【权利要求】
1.一种防止厚蜂窝滑移坍塌的夹芯结构成型工艺方法，其特征在于包括以下步骤: 1)蜂窝楔形角(I)依次切割为45°、35°、25°、15°，按顺序测试蜂窝在成型压力不产生滑移塌陷的最大蜂窝楔形角α ; 2)在工装模具(2)上铺敷若干层下面板预浸料(3)，并用胶膜(4)将蜂窝(5)粘在下面板预浸料(3)上的指定位置； 3)若α≥15°，则蜂窝楔形角(I)剪裁为α;若α氺15°，则蜂窝楔形角(I)切割为15°，并选取含胶量约60%、固化温度低于面板基体树脂玻璃化温度的中低温固化预浸料(6)，裁剪成宽度超过蜂窝边缘楔形斜边30mm的预浸料带，居中铺敷在蜂窝四边楔形上，蜂窝(5)四个边角上的预浸料应剪裁拼接、避免搭接重叠； 4)铺敷胶膜(4)覆盖在整个蜂窝区域上； 5)在胶膜和露出的下面板预浸料上依次铺敷若干层上面板预浸料(7)，铺敷上面板预浸料时应在第I层铺设大小合适的预浸料用来填平蜂窝上表面由于加强四边楔形造成的凹陷区域； 6)在蜂窝夹芯结构上铺放I层有孔隔离膜(8)和I层透气辅助材料(9)； 7)封装真空袋(10)，进入热压罐一次整体固化成型。固化工艺应在中低温固化预浸料(6)的固化温度增设保温保压平台，使中低温固化预浸料(6)获得能固定和加强蜂窝四边楔形所需的强度和刚度 。
【文档编号】B29C70/44GK103935050SQ201410203759
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】罗靓, 马铁林, 张朔, 向锦武 申请人:北京航空航天大学