HSM工艺在机翼成型中的应用及其机翼的成型方法技术

本发明专利技术公开了HSM工艺在机翼成型中的应用及其机翼的成型方法，具体应用步骤为，根据机翼形状尺寸裁切芯材型高能胶、包覆型高能胶、纤维预浸布；用包覆型高能胶包裹芯材型高能胶，然后在其外包裹纤维预浸布；将所得预型好的制品，放入机翼模具合模盖紧，对模具进行加热，在加热程序作用下进行高能胶HSM成型，同时纤维预浸布高温固化，机翼成型完成；冷却脱模开模取出机翼即可。制备得到轻质高强和光滑富有流线型的机翼制品，成本降低，可批量连续化生产，极大提高产能。

【技术实现步骤摘要】
HSM工艺在机翼成型中的应用及其机翼的成型方法
本专利技术涉及纤维复材成型领域，尤其涉及HSM工艺在机翼成型中的应用及其机翼的成型方法。
技术介绍
机翼的主要功用是产生升力，以支持飞机在空中飞行；同时也起一定的稳定和操纵作用，是飞机必不可少的部件。机翼是不对称的，机翼顶部弯曲，而底部相对较平。根据流体力学的基本原理，流动慢的大气压强较大，而流动快的大气压强较小，这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高，换一句话说，就是大气施加与机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升力。目前传统纤维复材机翼的成型方式有三种：第一种是手糊工艺，设备投入少，制品外观优良，但也存在如下问题：1、溶剂挥发污染环境危害健康；2、纤维材料层间结合力不佳，制品强度不够高；3、制程工序较长。第二种是树脂传递模塑(ResinTransferMoulding,简称RTM)是将树脂注入到闭合模具中浸润增强材料并固化的工艺方法，克服了溶剂挥发对环境的影响，该工艺目前也存在问题：1、纤维材料层间结合力不佳，制品强度不够高；2、需要模具和设备的投入。第三种是模压成型工艺，该工艺可以很好的提高制品的层间结合力获得高强度制品，不足之处是：1、在成型过程中需要中间加预型的芯材，通常采用巴沙木或者PU块材；2、芯材的预型需要额外的投入增加工序和成本；3、PU块芯材存在后加温会收缩的问题，影响制品强度；4、制品外观不良率较高。第四种是风管内充气模压成型，制品预型时包覆有风管，在模压成型过程中对风管进行内充气，从而使制品充满模腔，树脂固化后，开模获得制品，该工艺存在一个难以克服的问题，由于风管会漏气，存在2%-5%的不良品，另外制品的外观的不良率也较高，需要通过修补的工艺来弥补，增加成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种HSM工艺在机翼成型中的应用及其轻质高强，光滑富有流线型的机翼成型方法，该成型方法可减少纤维材料的使用，降低成本，批量连续化生产。为实现上述目的，本专利技术提供HSM热自膨胀成型工艺在机翼成型中的应用。进一步，方法为，裁切：根据机翼形状尺寸裁切芯材型高能胶、包覆型高能胶、纤维预浸布；卷制品预型：用包覆型高能胶包裹芯材型高能胶，然后在其外包裹纤维预浸布；入模成型：将所得预型好的制品，放入机翼模具合模盖紧，对模具进行加热使纤维预浸布高温固化，在加热程序作用下进行高能胶HSM成型，机翼成型完成；冷却脱模：对成型好的模具进行冷却操作，冷却至合理温度，开模取出机翼。进一步，所述芯材型高能胶是指在一定温度范围内启动膨胀的热固性膨胀复合片材，膨胀后起到芯材填充支撑，提高机翼强度的效果，启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa；芯材型高能胶在启动膨胀温度下会体积膨胀，产生由里向外的压力，由于外在模具的限制，会根据模具形状固化成型。任选的，所述包覆型高能胶是指在一定温度范围内可以启动膨胀的热塑性膨胀复合片材，膨胀后起到填补间隙的效果，最终获得光滑流线型的机翼外观，启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa；包覆型高能胶在启动膨胀温度下会体积膨胀，也会产生由里向外的压力，维持高温高压的内部环境下，包覆型高能胶的热塑性能，使其具有良好的流动性可以很好的填补芯材型高能胶边缘的台阶间隙，致使最外层的纤维布整理受力均匀，获得流线型的外观。任选的，所述纤维预浸布是碳纤维预浸布或者玻璃纤维预浸布。进一步，所述入模成型步骤中模具加热使预浸布高温固化的温度为100-240℃，时间为10-120min；确保树脂完全固化，达到最佳的固化的力学性能。进一步，所述冷却脱模步骤中，冷却操作的降温速率为10℃/min-50℃/min,冷却至15-100℃。本专利技术的另一个方面，还提供一种机翼的成型方法，其特征在于，步骤为，裁切：根据机翼形状尺寸裁切芯材型高能胶、包覆型高能胶、纤维预浸布；卷制品预型：用包覆型高能胶包裹芯材型高能胶，然后在其外包裹纤维预浸布；入模成型：将所得预型好的制品，放入机翼模具合模盖紧，对模具进行加热使纤维预浸布高温固化，在加热程序作用下进行高能胶HSM成型，机翼成型完成；冷却脱模：对成型好的模具进行冷却操作，冷却至合理温度，开模取出机翼。进一步，所述芯材型高能胶是指在一定温度范围内可以启动膨胀的热固性膨胀复合片材，膨胀后起到芯材填充支撑，提高机翼强度的效果，启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa；任选的，所述包覆型高能胶是指在一定温度范围内可以启动膨胀的热塑性膨胀复合片材，膨胀后起到填补间隙的效果，最终获得光滑流线型的机翼外观，启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa；任选的，所述纤维预浸布是碳纤维预浸布或者玻璃纤维预浸布。进一步，所述入模成型步骤中，模具加热使预浸布高温固化的温度为100-240℃，时间为10-120min。进一步，所述冷却脱模步骤中，冷却操作的降温速率为10℃/min-50℃/min,冷却至15-100℃。本专利技术还提供所述机翼的成型方法制备得到的机翼。本专利技术所述的HSM（HeadSelfMolding）热自膨胀成型工艺，是指高能胶在膨胀温度范围内，受热自身膨胀，在密闭模腔内产生压力，由内到外作用于外层的纤维预浸料充满整个模腔，固化定型。本专利技术的有益效果：1、提高纤维层间结合力（各层材料在高能胶膨胀力的作用下受到挤压，结构更加密实，因此结合力更好，强度也提高）。获得轻质高强的机翼制品。2、内部填充有高能胶材料，保障强度的同时，可以减少纤维材料的使用，从而降低成本。3、获得光滑富有流线型的机翼。4、该工艺可以显示批量连续化生产，极大提高产能。本专利技术创造性的使用两种不同功能的高能胶，在芯材高能胶外部又包裹了包覆型的高能胶，获得饱满流畅的机翼外观。现有技术都是使用一种高能胶，例如多层高能胶叠加作为芯材，在膨胀后，各层边缘会有难以克服的台阶痕迹，最终造成机翼外观不够流畅，影响使用效果。本专利技术所述的两种高能胶；其中芯材型高能胶是热固性膨胀复合片材，比如厦门市豪尔新材料股份有限公司生产的HR-320、HR-312-W、HR-318、HR-330；包覆型高能胶是热塑性膨胀复合片材，比如厦门市豪尔新材料股份有限公司生产的HR-313。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。所述方法步骤为：裁切：根据机翼形状尺寸裁切芯材型高能胶、包覆型高能胶、纤维预浸布；卷制品预型：用包覆型高能胶包裹芯材型高能胶，然后在其外包裹纤维预浸布；入模成型：将所得预型好的制品，放入机翼模具合模盖紧，对模具进行加热，在加热程序作用下进行高能胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
HSM热自膨胀成型工艺在机翼成型中的应用。

【技术特征摘要】
1.HSM热自膨胀成型工艺在机翼成型中的应用。2.权利要求1所述的HSM工艺在机翼成型中的应用，其特征在于，方法为，裁切：根据机翼形状尺寸裁切芯材型高能胶、包覆型高能胶、纤维预浸布；卷制品预型：用包覆型高能胶包裹芯材型高能胶，然后在其外包裹纤维预浸布；入模成型：将所得预型好的制品，放入机翼模具合模盖紧，对模具进行加热使纤维预浸布高温固化，在加热程序作用下进行高能胶HSM成型，机翼成型完成；冷却脱模：对成型好的模具进行冷却操作，冷却至合理温度，开模取出机翼。3.权利要求2所述的HSM工艺在机翼成型中的应用，其特征在于，所述芯材型高能胶是指在一定温度范围内启动膨胀的热固性膨胀复合片材，膨胀后起到芯材填充支撑，提高机翼强度的效果，启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa；任选的，所述包覆型高能胶是指在一定温度范围内可以启动膨胀的热塑性膨胀复合片材，膨胀后起到填补间隙的效果，最终获得光滑流线型的机翼外观，启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa；任选的，所述纤维预浸布是碳纤维预浸布或者玻璃纤维预浸布。4.权利要求2所述的HSM工艺在机翼成型中的应用，其特征在于，所述入模成型步骤中模具加热使预浸布高温固化，其加热温度为100-240℃，时间为10-120min。5.权利要求2所述的HSM工艺在机翼成型中的应用，其特征在于，所述冷却脱模步骤中，冷却操作的降温速率为10℃/min-50℃/...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡锦云，李步龙，谢容泉，李卫平，
申请(专利权)人：厦门市豪尔新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35