一种固定基座的成型方法与流程

1.本发明涉及真空灌注技术领域，具体是一种固定基座的成型方法。


背景技术：

2.先进树脂基复合材料具有较高的比强度和比刚度、可设计性强、优异的耐腐蚀、便于大面积整体成型的独特优点，使之成为高新设备中不可或缺的战略材料。复合材料在高新设备上的大量应用可有效提高性能、减轻结构重量、降低运营成本、增强市场竞争力。目前，现有技术中复合材料成型方法从高成本的热压罐成型工艺正逐渐向低成本的树脂传递模塑(resin transfermolding，rtm，即双面模具成型)整体成型与真空灌注工艺(vacuum infiltrationmolding process，vimp，即单面模具成型)整体成型技术转化。
3.vimp工艺具有单面模具成型的特点，相较于rtm工艺的成本更低。vimp工艺具体又分为阴模成型工艺与阳模成型工艺，通过合理的铺层优化以及成型阴模或成型阳模设计可以实现复杂结构制件的整体化制造，有效提高结构减重效率、降低复合材料制件的制造及装配成本。
4.气垫船上的空气导流管固定基座具有较高的比强度、比刚度以及耐腐蚀性的要求，所以十分契合先进树脂基复合材料成型。固定基座属于多壁连通构件，若是采用vimp工艺中的阴模成型工艺，需要工作人员进入阴模的型腔，即在阴模内进行复合材料的铺覆工作，但是由于固定基座的尺寸的限制会导致阴模的内部空间不够大，造成工作人员进入阴模后无法转身，需要反复进出才能复合材料与成型辅材的铺覆，效率非常低。而若是采用vimp工艺中的阳模成型工艺，只需在阳膜外进行复合材料与成型辅材的铺覆工作即可，但由于固定基座为多壁连通构件，即在固定基座的具有较多外凸的拐角边，在进行树脂抽真空时，拐角边两侧的复合材料会在压力的作用下同时向拐角边挤压，最终在拐角边的位置形成鼓包、起皱等缺陷，将会严重影响最终制品的性能。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种固定基座的成型方法，采用vimp工艺中的阳模成型工艺，在保障低成本的前提下，有效地避免固定基座成型过程中拐角边鼓包、起皱等问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种固定基座的成型方法，所述固定基座的侧部具有小端法兰，所述固定基座的顶部具有大端法兰，所述小端法兰、所述大端法兰均为近似矩形结构，且所述小端法兰与所述大端法兰之间通过四个过渡面相接，且四个所述过渡面围成闭合筒状结构，所述成型方法具有包括如下步骤：
7.步骤1，准备成型阳模，所述成型阳模为与所述固定基座的构形匹配，所述成型阳模为组合式阳模，且所述成型阳模具有大端法兰型面、小端法兰型面与四个过渡型面，四个所述过渡型面围成闭合筒状结构，且所述大端法兰型面、所述小端法兰型面分别位于筒状结构的两端；
8.步骤2，保持所述大端法兰型面朝下并固定所述成型阳模，在成型阳模具表面处理和检测完成后，在成型阳模具上逐层铺设复合纤维材料、带孔隔离膜、脱模布、导流网，其中，复合纤维材料的数量为多层，并在复合纤维材料铺设完成后，在四个所述过渡型面之间的拐角处铺设半软壳材料制成的包边，随后再铺设带孔隔离膜；
9.步骤3，采用真空袋膜和密封胶带密封，连接真空系统，抽真空、检查气密性；气密性合格后，配制树脂胶液进行真空灌注，随后固化成型，脱模即得到固定基座。
10.在另一个实施例中，四个所述过渡型面分别为一个u形型面、一个矩形型面与两个三角型面，且每一过渡型面的两端分别对接大端法兰型面的一条边与小端法兰型面的一条边，其中，两个三角型面相互对称；
11.步骤2中，每一层所述复合纤维材料由四块玻璃纤维布组成，四块所述玻璃纤维布与四个所述过渡型面对应；
12.在铺设过程中，从大端法兰型面开始铺设玻璃纤维布，相邻的两块玻璃纤维布在三角型面进行搭边处理，搭边尺寸为50-70mm；
13.其中，在矩形型面上的玻璃纤维布铺设过程中，通过喷胶固定玻璃纤维布，且在搭边处理时对层间边缘同样通过喷胶固定玻璃纤维布，以防止玻璃纤维布滑落。
14.在另一个实施例中，在喷胶过程中，喷嘴距离产品在200mm以上，同一区域停留不超过2秒。
15.在另一个实施例中，步骤2中，在导流网铺设的过程中：
16.在大端法兰型面上对应矩形型面所在边的中部区域、大端法兰型面上对应u形型面所在边的中部区域、矩形型面的中部区域分别布置注胶口；
17.在小端法兰型面上对应矩形型面所在边的中部区域与两端区域分别布置抽气口。
18.在另一个实施例中，步骤2中，所述包边由0.5～2mm厚的半软壳材料组成，且其上均匀的布置的通孔，其中，所述半软壳材料包括但不限于复合材料、塑料或尼龙。
19.在另一个实施例中，步骤2中，在所述带孔隔离膜和/或所述脱模布的铺设过程中，所述带孔隔离膜和/或所述脱模布上对应四个所述过渡型面之间的拐角处的位置沿拐角长度方向裁剪开口，且所述开口的长度小于50mm，以确保贴层紧实。
20.在另一个实施例中，步骤3中，固化成型的过程为：
21.将成型阳模及产品保持抽真空压实状态，采用模温机控制固化温度，预固化阶段模温机设置为50-60℃，加热3-4h；
22.再将模温机升温至80-90℃，保温8-9h后停止加热，冷却至室温；
23.再将成型阳模及产品放置在烘烤房进行加热，设定温度70-80℃，烘烤8-9h。
24.在另一个实施例中，步骤3中，在脱模过程中，先将成型阳模及产品调整为小端法兰型面朝下后再进行脱模操作。
25.在另一个实施例中，所述固定基座还包括设在过渡面上的加强隔板；
26.所述加强隔板为玻璃纤维材质，且通过成型阴模真空灌注成型，在加强隔板成型后通过粘接与过渡面固定。
27.本发明提供的一种固定基座的成型方法，在对于固定基座的成型过程中，通过在连接四个过渡面对应的四个棱角处铺设半软壳材料制成的包边，进而有效地避免在抽真空过程中在拐角处形成鼓包、起皱等缺陷，在保障低成本的前提下，使得最终成型的固定基座
制品具有良好的外观及力学性能。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例中固定基座的结构示意图；
30.图2为本发明实施例中固定基座成型方法的流程示意图。
31.附图标号：小端法兰10、第一小法兰边101、第二小法兰边102、第三小法兰边103、第四小法兰边104、大端法兰20、第一大法兰边201、第二大法兰边202、第三大法兰边203与第四大法兰边204、u型过渡面30、矩型过渡面40、三角过渡面50、加强隔板60。
32.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
38.本实施例公开了一种固定基座的成型方法，主要应用于气体导流管的固定基座成型，该方法通过在连接四个过渡面对应的四个棱角处铺设半软壳材料制成的包边，进而有效地避免在抽真空过程中在拐角处形成鼓包、起皱等缺陷，在保障低成本的前提下，使得最终成型的固定基座制品具有良好的外观及力学性能。
39.本实施例中的固定基座主要用于支撑气体导流罩。具体地，参考图1，固定基座的
侧部具有小端法兰10，固定基座的顶部具有大端法兰20，小端法兰10、大端法兰20均为带有弧度的近似矩形结构，大端法兰20的尺寸大于小端法兰10的尺寸，且具体尺寸根据固定基座的型号而定。其中，大端法兰20用于与气体导流罩相连，小端法兰10用于与气垫船上的安装架架相连。小端法兰10的四条边分别为第一小法兰边101、第二小法兰边102、第三小法兰边103与第四小法兰边104，第一小法兰边101与第三小法兰边103平行，第二小法兰边102与第四小法兰边104平行。大端法兰20的四条边分别为第一大法兰边201、第二大法兰边202、第三大法兰边203与第四大法兰边204，第一大法兰边201与第三大法兰边203平行，第二大法兰边202与第四大法兰边204平行。第一小法兰边101朝向固定基座上大端法兰20所在的顶部，第一大法兰边201朝向固定基座上小端法兰10所在的侧部。小端法兰10与大端法兰20之间通过四个过渡面相接，且四个过渡面围成闭合筒状结构，具体地，第一小法兰边101与第一大法兰边201通过一u型过渡面30相连，第三小法兰边103与第三大法兰边203通过一带有弧度的矩型过渡面40相连，第二小法兰边102与第二大法兰边202通过一带有弧度的三角过渡面50相连，第四小法兰边104与第四大法兰边204通过另一带有弧度的三角过渡面50相连，两个三角过渡面50完全相同且相互对称。
40.参考图2，本实施例中的固定基座的成型方法具有包括如下步骤：
41.步骤1，准备成型阳模
42.成型阳模为与固定基座的构形匹配，即成型阳模具有大端法兰型面、小端法兰型面与四个过渡型面，四个过渡型面围成闭合筒状结构，且大端法兰型面、小端法兰型面分别位于筒状结构的两端，四个过渡型面分别为一个u形型面、一个矩形型面与两个三角型面，且每一过渡型面的两端分别对接大端法兰型面的一条边与小端法兰型面的一条边其中，两个三角型面相互对称。其中，大端法兰型面用于固定基座上大端法兰20的成型，小端法兰型面用于固定基座上小端法兰10的成型，u形型面用于固定基座上u型过渡面30的成型，矩形型面用于固定基座上矩型过渡面40的成型，两个三角型面分别用于固定基座上两个三角过渡面50的成型。本实施例中，成型阳模为由若干铝合金镶块通过螺栓连接固定形成的组合式阳模。
43.步骤2，固定成型阳膜并铺设复合纤维材料与辅材
44.首先将成型阳模通过螺栓固定连接在一支撑架上，且保持大端法兰型面朝下的状态。在成型阳模具表面涂覆脱模剂、脱模蜡与洁模剂进行表面处理与检测。表面处理的具体过程为：1、用洁模剂擦拭三遍，剂量以擦拭后型面上有水光、不会立即干燥为宜；2、用脱模剂擦拭3遍，每遍之间间隔10-15分钟，剂量以测试3秒后干燥为宜，最后一层涂好后，需要等待30分钟以上晾干。检测过程包括表面检查与气密性检测，表面检查采用目测法，气密性检测采用真空泵、真空密封袋、密封胶条、真空表进行，通过真空密封袋、密封胶条将成型阳膜密封后抽真空至-1000mbar以下，保压5分钟，若真空度保持在-970mbar则符合气密性要求。
45.在成型阳模具表面处理和检测完成后，在成型阳模具上逐层铺设复合纤维材料、带孔隔离膜、脱模布、导流网，其中，复合纤维材料的数量为多层，并在复合纤维材料铺设完成后，在四个过渡型面之间的拐角处铺设半软壳材料制成的包边，随后再铺设带孔隔离膜，在具体实施过程中，包边由0.5～2mm厚的半软壳材料组成，包边向拐角两侧延伸的宽度为1～3mm，且包边上均匀的布置的通孔，其中，用于制备包边的半软壳材料为复合材料、塑料或尼龙等。通过在连接四个过渡面对应的四个棱角处铺设半软壳材料制成的包边，进而有效
地避免在抽真空过程中在拐角处形成鼓包、起皱等缺陷，在保障低成本的前提下，使得最终成型的固定基座制品具有良好的外观及力学性能。
46.具体地，每一层复合纤维材料由四块玻璃纤维布组成，四块玻璃纤维布与四个过渡型面对应。在铺设过程中，从大端法兰型面开始铺设玻璃纤维布，相邻的两块玻璃纤维布在三角形过渡面进行搭边处理，搭边尺寸为50-70mm。其中，在矩形过渡面上的玻璃纤维布铺设过程中，通过喷胶固定玻璃纤维布，且在搭边处理时对层间边缘同样通过喷胶固定玻璃纤维布，以防止玻璃纤维布滑落。包边铺覆过程中同样可以采用喷胶固定，在喷胶过程中，喷嘴距离产品在200mm以上，同一区域停留不超过2秒。需要注意的是，在复合纤维材料铺设过程中采取压辊保证层间压实，且在操作时佩戴手套，以防止污染纤维布。
47.在带孔隔离膜的铺设过程中，在成型阳膜上铺满带孔隔离膜，使带孔隔离膜超出复合纤维材料边界20
±
2mm，并用手将带孔隔离膜铺平压实，在拐角区域必要时可以剪开带孔隔离膜，开口长度小于50mm，以确保贴层紧实。
48.在脱模布的铺设过程中，脱模布上对应四个过渡型面之间的拐角处的位置沿拐角长度方向裁剪开口，且开口的长度小于50mm，以确保贴层紧实。
49.在导流网铺设的过程中：在大端法兰型面上对应矩形过渡面所在边的中部区域、大端法兰型面上对应u型型面所在边的中部区域、矩形型面的中部区域分别布置注胶口；在小端法兰型面上对应矩形过渡面所在边的中部区域与两端区域分别布置抽气口。导胶管沿大端法兰型面上符合材料布层的边缘进行铺设，并在导胶管下铺设玻璃钢垫板。
50.步骤3，抽真空固化
51.在铺层完成后，在成型阳模的各个型面上采用柔性真空袋膜和密封胶带沿着模具外侧边缘封袋纤维铺层预成型体。其具体过程为：首先用密封胶条和袋膜密封大端法兰20后部，密封前大端法兰20后端的凹陷用泡沫填平，保证连接螺栓的密封；其次，用整体套封的方式密封成型阳模和预成型体。连接真空系统，抽真空至真空度低于-400mbar，整理真空袋膜，避免架桥。检查气密性，气密性合格后，配制树脂胶液进行真空灌注，随后固化成型，脱模即得到固定基座。
52.固化成型的过程为：
53.将成型阳模及产品保持抽真空压实状态，采用模温机控制固化温度，预固化阶段模温机设置为50-60℃，加热3-4h；
54.再将模温机升温至80-90℃，保温8-9h后停止加热，冷却至室温；
55.再将成型阳模及产品放置在烘烤房进行加热，设定温度70-80℃，烘烤8-9h。
56.在脱模过程中，先将成型阳模及产品调整为小端法兰型面朝下后再进行脱模操作。
57.在常规气体导流罩的固定基座应用过程中，固定基座还包括设在过渡面上的加强隔板60，该加强隔板60同样为玻璃纤维材质，且通过vimp工艺中的阴模真空灌注成型，在加强隔板60成型后通过粘接与过渡面固定。加强隔板60为常规的板状结构，其阴模真空灌注成型成型工艺为所属领域的常规技术手段，因此本实施例中不再对其赘述。
58.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。