复合材料夹芯结构真空灌注一次成型方法
【技术领域】
[0001]本发明属于复合材料加工制备技术领域，涉及复合材料成型技术，特别涉及复合材料夹芯结构真空灌注一次成型方法
【背景技术】
[0002]金属夹芯结构是一类由芯子、上下面板及芯子与上下之间的上下界面组成的复合材料，因其自身具有的轻质、比刚度高、比强度大、可加工性良好、易于凸显组合优势等性能特点，使得其在汽车、船舶制造、国防军事、航空航天等领域扮演着十分重要角色。然而，目前在该类材料的制备工艺上还存在加工效率低、周期长、操作复杂以及成本高等一系列缺陷，这些制备工艺上的缺陷严重影响了广大学者对金属泡沫夹芯结构的研究进程，同时也大大限制了金属泡沫夹芯结构的应用范围。因此，改进和创新现有的制备工艺，设计和开发新的制备方法的对于发挥夹芯结构的优越性能具有极其重要的作用。
[0003]本发明涉及一种真空辅助树脂灌注复合材料成型工艺，该工艺通过利用真空负压实现树脂在纤维及其织物之间的浸渍，并在真空压力下固化成型，全程可在室温下进行。因此，与以往的手糊成型、模压成型、热压罐成型相比，具有制造设备简单、成本低、周期短及产品质量高等一系列特点。其次，该工艺过程无溶剂释放，是一种十分环保的绿色制备工艺，具有十分广泛的应用背景。
[0004]目前，复合材料夹芯结构的制备主要有两种方法，一种是多步成型法，一种是一次成型法。多步成型法是指将复合材料夹芯结构两侧的纤维增强复合材料面板先单独成型，然后采用粘接剂将面板和夹芯结构芯子粘接成型；一次成型法是指通过采用传统的真空辅助树脂灌注工艺，在夹芯结构芯子两侧铺设纤维布预制件和脱模介质，并将整个预制件用密封介质密封，然后用抽气罐抽掉预制件内的空气，利用真空负压将树脂浸渍到纤维和芯子的表面，并在该压力下固化成型。
[0005]专利CN1915650介绍了一种玻璃钢复合材料夹芯结构的真空成型工艺，该工艺先制备各层材料，然后利用粘接剂将各层材料粘接形成复合材料预制件，最后利用上下合模将复合材料预制件在真空负压下进行固化成型。
[0006]专利CN10352926介绍一种通过在芯子材料表面开槽后将其置于纤维中间，利用所开的槽将树脂浸渍到纤维中的大型结构复合材料夹芯结构制备工艺。
[0007]专利CN104139529A介绍了一种基于真空辅助树脂灌注技术，夹芯结构上下面分别利用导流介质和半透膜作为促进树脂在纤维织物中流动和浸渍的夹芯结构制备工艺。
[0008]目前，国内外尚无在夹芯结构上下面铺设聚乙烯导流网作为导流系统、并且整个过程在室温下进行各金属泡沫复合材料夹芯结构一次成型制备工艺的相关报道。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于，针对现有复合材料夹芯结构制备工艺及成型方法的不足，基于树脂传递模塑成型(Resin Transfer Molding, RTM)和真空辅助成型工艺(VacuumAssisted Resin Infus1n，VARI)的原理，以真空负压代替RTM工艺中的机械注射压力，完成对树脂的灌注和浸渍，将VARI的应用范围由树脂基纤维增强复合材料的制备推广到复合材料夹芯结构的制备，同时，由于本发明所涉及的工艺不受模具的限制，因此能够提供一种复合材料夹芯结构真空灌注一次成型方法。
[0010]本发明的技术方案如下:
[0011]—种复合材料夹芯结构真空灌注一次成型方法，包括以下步骤:
[0012]A、纤维布预制件准备；
[0013]B、预制坯件铺设；
[0014]C、包装密封；
[0015]D、经过真空调节系统调节真空度；
[0016]E、配置树脂基体；
[0017]F、经过树脂灌注系统灌注树脂；
[0018]G、经过材料成型系统成型得出产品。
[0019]优选的，所述树脂灌注系统包括搅拌系统、空压软管和进料阀。
[0020]优选的，所述材料成型系统包括密封膜、密封胶带、脱模介质、导流系统、纤维布和泡沫铝芯子。
[0021]优选的，所述真空调节系统包括空压软管、不锈钢罐、真空表、真空栗、真空调节阀和树脂收集器。
[0022]优选的，所述树脂搅拌系统用于配置由环氧树脂和固化剂组成的复合材料基体。
[0023]优选的，空压软管用于连接所述树脂搅拌系统和预制坯件的灌注口，进气阀位于空压软管与灌注口的连接处，用于抽真空时控制空气的流入。
[0024]优选的，密封膜及密封胶带用于形成预制坯件的封闭空间，确保抽真空后维持真空环境。
[0025]优选的，导流管和导流网用于形成导流系统，促进树脂在纤维布及其与芯子界面的流动和浸渍；脱模介质用于固化后成品与导流网的分离，同时便于形成良好的表面。
[0026]优选的，真空栗和不锈钢罐用于提供抽气的动力和维持稳定的气压；真空调节阀用于调节抽气的速率；真空表用于监测预制坯件内的实时气压。
[0027]优选的，树脂收集器用于收集加工过程中流过预制件后多余的树脂。
[0028]本发明通过利用真空负压实现树脂在纤维及其织物之间的浸渍，并在真空压力下固化成型，全程可在室温下进行。因此，与以往的手糊成型、模压成型、热压罐成型相比，具有制造设备简单、成本低、周期短及产品质量高等一系列特点。其次，该工艺过程无溶剂释放，是一种十分环保的绿色制备工艺，具有十分广泛的应用背景。
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0030]图1为本发明所述的制备工艺的流程图；
[0031]图2为本发明所述的预制坯件的铺层图；
[0032]图3为本发明所述的制备及控制系统的组成图；
[0033]图4为本发明所述的切割后的泡沫铝夹芯结构试样；
[0034]上述图中:
[0035]附图2中1和6为密封膜、2为导流网、3为脱模布、4为玻璃纤维布、5为泡沫铝芯子、7和8为导流管。
[0036]附图3中1为树脂搅拌系统、2为空压软管、3为进气阀、4为平面模具、5为密封的预制件、6为不锈钢罐及树脂收集器、7为真空表、8为真空调节阀、9为真空栗。
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0038]图1至4所示，一种复合材料夹芯结构真空灌注一次成型方法，包括以下步骤:
[0039]A、纤维布预制件准备；
[0040]B、预制坯件铺设；
[0041]C、包装密封；
[0042]D、经过真空调节系统调节真空度；
[0043]E、配置树脂基体；
[0044]F、经过树脂灌注系统灌注树脂；
[0045]G、经过材料成型系统成型得出产品。
[0046]所