一种带孔复合材料一体成型方法与流程

本发明涉及一种复合材料的成型方法，尤其是一种带孔复合材料一体成型方法。

背景技术：

在复合材料件制作过程中，常见孔的制作，传统孔的成型通常采用钻孔成型，由于复合材料特殊的纤维存在，钻孔的制作工艺会导致纤维被破坏，钻孔周围容易出现分层，出口劈裂等问题，导致孔的强度和刚度下降，直接影响到复合材料结构件的强度、刚度、稳定性。尤其是在单向纤维的复合材料结构件上体现更为明显，单向纤维复合材料结构件的孔会直接导致孔周围严重的破坏。传统工艺通常在复合材料结构件孔的打孔处加铜套，以保护复合材料结构件在使用的过程中不会进一步破坏，但是效果并不显著。

技术实现要素：

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种带孔复合材料一体成型方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带孔复合材料一体成型方法，其中包括主材料、纤维丝和套筒，具体制作步骤为：

步骤一：在每层主材料上打孔，然后选择与孔径对应的套筒；

步骤二：铺设第一层主材料，然后把准备好的套筒插入孔内，接着将第一层纤维丝铺设在第一层主材料上；

步骤三：将第二层主材料铺设在第一层纤维丝的上方，然后将第一层纤维丝中位于孔处断裂的部分，穿过第二层主材料上的孔后，铺设在第二层主材料的顶面，接着铺设第二层纤维丝；

步骤四：将第三层主材料铺设在第二层纤维丝的上方，后续步骤以步骤三为准，依次类推；

步骤五：在最后一层主材料铺设完成后，进行模压或热压罐成型或液体成型即可。

进一步改进：在步骤三中，第二层纤维丝铺设好后，将第一层的纤维丝缠绕在第二层纤维丝上。

一种用于制作带孔复合材料一体成型用的套筒，其中所述套筒包括内筒和外筒，所述内筒的外径与所述外筒的内径相同，所述内筒与外筒均由两段套管啮合组成。

进一步改进：所述内筒由内一套管和内二套管组成，所述外筒由外一套管和外二套管组成，在所述套管上分别设有啮齿和齿槽，所述啮齿与齿槽的形状大小相同。

进一步改进：在轴向上，内筒上啮齿的位置与外筒上啮齿的位置错开设置。

本发明的优点：本方法通过复合材料结构件一体成型新工艺，在制作复合材料结构件的时候就制作出需要的孔，保证纤维丝断裂更少，制作出的复合材料结构件的开孔在一定条件下拥有更低的应力状态，套筒采用双层四段式设计的套筒具备可压缩性，解决了模压或者材料压实后的收缩问题并和压缩过程中的漏胶问题，解决纤维在缝隙处的弯折问题，孔周围纤维缠绕方式：解决传统钻孔造成的纤维大量断裂问题；孔采用一体成型，使得纤维断裂减少，一定程度上解决了传统钻孔的出口劈裂，孔壁周围分层和织物抽丝问题；交叉编织铺设进一步加强了孔的强度，且在孔的地方减小了复合材料分层的概率。

附图说明

图1是本发明套筒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做以下详细说明。

如图所示，一种用于制作带孔复合材料一体成型用的套筒，其中所述套筒包括内筒和外筒，所述内筒的外径与所述外筒的内径相同，所述内筒与外筒均由两段套管啮合组成；所述内筒由内一套管3和内二套管4组成，所述外筒由外一套1管和外二套管2组成，在所述套管上分别设有啮齿5和齿槽6，所述啮齿5与齿槽6的形状大小相同；在轴向上，内筒上啮齿5的位置与外筒上啮齿5的位置错开设置。

一种带孔复合材料一体成型方法，其中包括主材料、纤维丝和套筒，具体制作步骤为：

步骤一：在每层主材料上打孔，然后选择与孔径对应的套筒；

步骤二：铺设第一层主材料，然后把准备好的套筒插入孔内，接着将第一层纤维丝铺设在第一层主材料上；

步骤三：将第二层主材料铺设在第一层纤维丝的上方，然后将第一层纤维丝中位于孔处断裂的部分，穿过第二层主材料上的孔后，铺设在第二层主材料的顶面，接着铺设第二层纤维丝；第二层纤维丝铺设好后，将第一层的纤维丝缠绕在第二层纤维丝上。

步骤四：将第三层主材料铺设在第二层纤维丝的上方，后续步骤以步骤三为准，将前一层的纤维丝穿过孔处断裂的部分，穿过后一层主材料上的孔后，铺设在后一层主材料的顶面，接着铺设后一层纤维丝，依次类推；

步骤五：在最后一层主材料铺设完成后，进行模压或热压罐成型或液体成型即可，在模压成型时，由于套筒是由内筒和外筒组成，并且内筒与外筒均由两段套管啮合组成，所以在进行模压时，套筒能够与复合材料一起完成压缩，同时由于在轴向上，内筒上啮齿的位置与外筒上啮齿的位置错开设置，所以主材料在压缩时流胶过多的问题。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种带孔复合材料一体成型方法，其中包括主材料、纤维丝和套筒，先铺设第一层主材料，接着将第一层纤维丝铺设在第一层主材料上；然后将第二层主材料铺设在第一层纤维丝的上方，然后将第一层纤维丝中位于孔处断裂的部分，穿过第二层主材料上的孔后，铺设在第二层主材料的顶面，接着铺设第二层纤维丝；然后将第三层主材料铺设在第二层纤维丝的上方，依次类推；最后一层主材料铺设完成后，进行模压成型，通过复合材料结构件一体成型工艺，保证纤维丝断裂更少，制作出的复合材料结构件的开孔在一定条件下拥有更低的应力状态，解决了传统钻孔的出口劈裂，交叉编织铺设进一步加强了孔的强度，且在孔的地方减小了复合材料分层的概率。

技术研发人员：晏成龙;李淑萍;郭义林;马宏图;王庆晅
受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学;辽宁通用航空研究院;辽宁锐翔通用飞机制造有限公司
技术研发日：2018.10.31
技术公布日：2019.01.25