一种工字型梁r转角处空隙碳捻丝填充方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工字型梁铸造技术领域，涉及一种工字型梁R转角处空隙碳捻丝填充方法。
【背景技术】
[0002]在某新型机研制过程中，“工”字型全复合材料梁在国内首次作为主承力结构件应用到直升机领域。实用全面国产化高温碳纤维预浸布，采用整体一次共固化工艺制造的“工”字型梁可以保证载荷强度满足要求，同时达到减少链接，降低制件成本，充分发挥复合材料的承载减重作用。“工”字型梁(见附图1)的长度达到1.5米以上，截面为“工”字型，与一般的短小的“T”形长桁相比结构复杂，且截面变厚度，R角尺寸及R角处内部质量保证困难。
[0003]“工”字型梁R角处碳捻丝(见附图2)的传统的铺放方法为使用预浸料单向带沿0°方向卷曲，由多条预浸料碳丝缠绕成麻花状或折叠成片状的碳捻丝放置于已经合模的左、右腹板模体形成的R角空隙处，后将上、下凸缘模体合模。
[0004]传统的碳捻丝铺放方法在碳捻丝预浸料单向带的用量上无法做到量化，且没有碳捻丝成型模保证其尺寸，生产时大多凭借操作者经验，无法保证产品质量稳定性，导致“工”字型梁R角处不易控制，R角尺寸和厚度不易保证、R角处的表面质量和内部质量不合格等问题。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题为:提供一种能够提高产品质量的工字型梁R转角处空隙碳捻丝填充方法。
[0006]本发明的技术方案为:所述的方法包括如下步骤:
[0007]步骤1，根据公式计算碳捻丝横截面积和碳捻丝的宽度
[0008]AS= (r+hl/2) * (2r+hl) - π * (r+hl/2) 2/2 -(I)
[0009]L= Δ S/h-(2)
[0010]式中:r为“工”字型梁的R角半径；hi为“工”字型梁的厚度山为填充碳捻丝的宽度；△ S为R角处的填充面积；h为填充碳捻丝的单层厚度；
[0011]步骤二，根据“工”字型梁的R角处碳捻丝外形尺寸，采用逆向建模建立碳捻丝数模，并制造模具；
[0012]步骤三，利用模具将碳捻丝成型固化；
[0013]步骤四，将成型好的碳捻丝放置在“工”字型梁已经合模的左、右腹板形成的R角空隙处，固化成型。
[0014]本发明的有益效果为:通过量化R角空隙处碳捻丝用量，使用成型模成型的碳捻丝填充到“工”字型梁“R”转角空隙处，保证了 R角尺寸和厚度，明显改善了 “工”字型梁R角处的表面质量，提高了产品质量稳定性。
【附图说明】
[0015]图1为工字型梁机构示意图；
[0016]图2为工字型梁R角处截面等效示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0018]步骤1，R角处碳捻丝量化；
[0019]如图2所示，应用几何等效原理将空间实物“工”字型梁的R角处截面等效为可计算的二维几何平面图形。
[0020]R角处填充碳捻丝横截面积Λ S的计算公式:
[0021]AS = (r+hl/2) *(2r+hl)-JT * (r+hl/2) 2/2 -(I)
[0022]应用微积分原理，得出R角处填充碳捻丝的宽度计算公式:
[0023]L= Δ S/h-(2)
[0024]式中:r为“工”字型梁的R角半径；hi为“工”字型梁的厚度山为填充碳捻丝的宽度；△ S为R角处的填充面积；h为填充碳捻丝的单层厚度。
[0025]步骤二，制造R角处碳捻丝型模；
[0026]根据“工”字型梁的R角处碳捻丝外形尺寸，采用逆向建模建立碳捻丝数模，在软件CATIA中设计出碳捻丝成型模，材质为铝，使用数控铣床直接在下模体上铣出T型凹槽。使用成型模制造的R角处碳捻丝，其结构外形与“工”字梁R角相吻合，从而保证“工”字型梁R角的尺寸和厚度。
[0027]步骤三，成型碳捻丝；
[0028]将宽度为L的碳捻丝放入已刷脱模剂的碳捻丝成型模下模体T型凹槽中，盖上盖板，糊制真空袋，送入热压罐固化成型。
[0029]碳捻丝固化参数选取低于碳捻丝树脂体系的固化温度，压力大于0.1MPa0
[0030]碳捻丝经过此次低温固化过程，环氧树脂最终固化后内部形成均匀的固化网络结构，内应力小，基体树脂性能好。
[0031]温度降至60°C以下卸压出炉，将成型模从热压罐中取出，打开上盖板，取出碳捻丝，使用180#砂纸打磨碳捻丝表面，去除脱模剂等杂质。
[0032]步骤四，填充碳捻丝；
[0033]将成型好的碳捻丝放置在“工”字型梁已经合模的左、右腹板形成的R角空隙处，固化成型。
【主权项】
1.一种工字型梁R转角处空隙碳捻丝填充方法，其特征为:所述的填充方法包括如下步骤: 步骤I，根据公式计算碳捻丝横截面积和碳捻丝的宽度AS = (r+hl/2) * (2r+hl) - π * (r+hl/2) 2/2 -(I) L= Λ S/h -(2) 式中:r为“工”字型梁的R角半径；hl为“工”字型梁的厚度；L为填充碳捻丝的宽度；AS为R角处的填充面积；h为填充碳捻丝的单层厚度； 步骤二，根据“工”字型梁的R角处碳捻丝外形尺寸，采用逆向建模建立碳捻丝数模，并制造模具； 步骤三，利用模具将碳捻丝成型固化； 步骤四，将成型好的碳捻丝放置在“工”字型梁已经合模的左、右腹板形成的R角空隙处，固化成型。
【专利摘要】本发明属于工字型梁铸造技术领域，涉及一种工字型梁R转角处空隙碳捻丝填充方法。通过量化R角空隙处碳捻丝用量，使用成型模成型的碳捻丝填充到“工”字型梁“R”转角空隙处，然后进行固化成型。保证了R角尺寸和厚度，明显改善了“工”字型梁R角处的表面质量，提高了产品质量稳定性。
【IPC分类】B29C70/30
【公开号】CN105619828
【申请号】CN201410587935
【发明人】张露文, 张卓轶, 齐国强, 于立波, 胡令金, 高晓颖, 郑希奇, 尹钰东, 刘永光, 吴兆福
【申请人】哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月28日