一种简易复合材料网格制件成型方法与流程

文档序号:15641956发布日期:2018-10-12 22:10阅读:455来源:国知局

本发明属于复合材料工艺制造领域,具体的说是一种简易复合材料网格制件成型方法。



背景技术:

复合材料格栅结构具有极高的比强度与比刚度性能,且结构稳定性突出。与传统的金属结构制品相比,复合材料格栅结构可设计性更强,通过参数进行优化更容易实现轻质、高强,常用的复合材料网格结构通常是圆筒或圆锥壳形式,应用于火箭整流罩、级间段,飞机机身,导弹筒体等,大都采用网格筋、蒙皮共固化或共胶结的方式成型。

国内关于网格格栅结构方面的研究,大都偏向于仿真分析、试验研究等,对如何以简易的方法成型网格制件鲜有报道,例如,国内研究院校较为典型的哈尔滨工艺大学关于金子塔点阵圆柱壳、四面体复合材料点阵夹芯板等的研究,采用预浸料铺贴、热压固化,而类似的北京大学《一种金字塔型复合材料三维点阵夹芯结构的制备方法》分段制作,再组装,偏于实际生产,应用价值较大。

大部分关于网格制件的研究、制造,结构较为复杂,几乎都选择了预浸料作为主材料,配合较为复杂的网格模具,采用较为昂贵的热压/热膨胀固化成型,辅以高精度的cnc加工,最终制件缺陷少、尺寸精度高。但由于设计难度高,原材料成本高昂,模具、加工、成型过程投入大。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明提供了一种简易、低成本的纤维复合材料圆柱网格薄壁制件的成型方法。

为了达到上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:

本发明是一种简易复合材料网格制件成型方法,所成型结构为薄壁结构,采用简易圆筒模具成型,所述成型方法包括如下步骤:

(1)模具安装定位:将模具安装在缠绕机上,并定位;;

(2)网格缠绕:按照网格制件尺寸设计线型并上机调试,确保筒身段稳定网格缠绕,采用湿法缠绕,缠绕机按照设计线型缠绕,调整、控制工作现场温湿度,缠绕完成后,切断封头纤维;

(3)薄膜缠绕:手动或利用简易薄膜缠绕工装,在模具筒身缠绕薄膜;

(4)固化:按照制件的固化制度旋转固化;

(5)脱模:拆除制件表面的薄膜,沿切割槽线切割制件,将封头部分的残余制件脱出,然后再利用脱管机或其他设备/工具脱出制件。

本发明的进一步改进在于:所述简易圆筒模具筒身无开槽,两端封头为球形或椭圆形,筒身与封头交界线处设计切割槽。

本发明的进一步改进在于:所述薄膜的耐温温度高于制件的最高成型温度,薄膜的宽度为10mm-100mm、厚度为20um-100um。

本发明的进一步改进在于:所述薄膜为pe或pet或pa。

本发明的进一步改进在于:所述步骤(4)的固化制度为旋转固化的升温速率为0-3℃/min,旋转速度为1r/min-30r/min。

本发明的进一步改进在于:所述湿法缠绕所用纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或多种混杂。

本发明的有益效果是:(1)模具设计简单,无需考虑开槽及复杂的脱模形式;(2)脱模方式简单、快捷;(3)缠绕设备要求简单,无需高精度设备;(4)无需采用高昂的热压罐固化,制件表观较好;(5)可用于批量生产,生产效率高、成本低。

本发明成型方法模具设计简单,脱模方式简单、缠绕设备要求低,制件表观较好,可用于批量生产,生产效率高、成本低。

附图说明

图1是本发明网格结构制件图。

图2是本发明实施例一网格结构单元图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解,下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述,该实施例仅用于解释本发明,并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例一

以附图1网格结构单元为例,假定成型网格结构制品内径为138mm,长600mm,筋条厚2mm,网格结构单元如图2所示,缠绕角为30°。

模具长1m,直径138mm,两端带封头,可实现30°测地线缠绕,模具筒身无开槽,封头与筒身交界处有约宽2mm、深2mm的环向切割槽。具体的成型方法包括以下步骤:

(1)模具准备:用抹布蘸取丙酮擦拭干净模具表面,去除模具表面油污、杂质,待丙酮挥发干净后,在模具表面均匀涂抹2遍脱模剂,模具晾干30min后将模具安装在缠绕机上;

(2)物料准备:将纤维放置在烘箱中,80℃保温4h,烘干纤维;

(3)配制树脂:按照树脂的配比配制约1kg树脂,重复搅拌后待用;

(4)网格湿法缠绕:将树脂倒入缠绕机胶槽中,按照铺层顺序开始缠绕。螺旋缠绕线型按照网格缠绕设计,封头及筒身都按照测地线稳定缠绕,环向缠绕先定位,后缠绕,完成所有设计铺层的缠绕后,在切割槽位置环向缠绕约2~10层的纤维,然后将封头上的纤维切割清除;

(5)采用宽100mm、厚0.05mm的聚酯薄膜pet,从模具一端环向缠绕至模具另一端,最后用压敏胶带固定;

(6)将模具放入烘箱,连接旋转装置,旋转固化,固化制度为:100℃/2h+120℃/6h,即先在100℃下固化2小时,再在120℃下固化6小时,旋转固化的升温速率为2℃/min,转速为6r/min,固化完成后关闭烘箱,制件随炉冷却;

(7)脱模:待烘箱温度冷却至70℃以下时,打开烘箱,清除制件表面的聚酯薄膜,将制件移除烘箱,用切割机沿模具两端的切割槽切断封头部分的残余部分制件,最后用脱管机将制件脱出;

(8)加工:采用简易加工工装,清除制件网格边缘的树脂碎屑,按照设计尺寸切割、打磨即可。



技术特征:

技术总结
本发明是一种简易复合材料网格制件成型方法,所成型结构为薄壁结构,采用简易圆筒模具成型,所述成型方法包括如下步骤:(1)模具安装定位;(2)网格缠绕;(3)薄膜缠绕;(4)固化;(5)脱模。本发明成型方法模具设计简单,脱模方式简单、缠绕设备要求低,制件表观较好,可用于批量生产,生产效率高、成本低。

技术研发人员:谢昌江;钱京;陈明新;刘伟
受保护的技术使用者:江苏恒神股份有限公司
技术研发日:2018.05.30
技术公布日:2018.10.12
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