一种轻质复合材料结构连接件的成型方法技术

本发明专利技术涉及一种轻质复合材料结构连接件的成型方法，包括如下步骤：(1)制备RTM成型模具；(2)铺叠多层碳纤维平纹织物，铺层方式为[(0,90)/(±45)/(0,90)/(±45)/(0,90)]nS；(3)将多层碳纤维平纹织物缝合在一起形成预制件；(4)将预制件装入成型模具；(5)向成型模具中注入树脂并进行固化，拆除成型模具，完成制备；该成型方法制备得到的结构连接件具有轻质、高刚度、热稳定性好的优点，且内部无缺陷，符合GJB2895-A级要求；尺寸、形位公差满足设计指标；产品表观质量好；与同规格的铝合金连接件相比减重35％，减重效果明显。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，包括如下步骤：(1)制备RTM成型模具；(2)铺叠多层碳纤维平纹织物，铺层方式为nS；(3)将多层碳纤维平纹织物缝合在一起形成预制件；(4)将预制件装入成型模具；(5)向成型模具中注入树脂并进行固化，拆除成型模具，完成制备；该成型方法制备得到的结构连接件具有轻质、高刚度、热稳定性好的优点，且内部无缺陷，符合GJB2895-A级要求；尺寸、形位公差满足设计指标；产品表观质量好；与同规格的铝合金连接件相比减重35％，减重效果明显。【专利说明】
本专利技术涉及，属于碳纤维增强树脂基复合材料
，应用于卫星结构。
技术介绍
目前，在轨卫星舱体壁板之间的连接采用铝合金连接件，是截面形状为T形或L形的型材。铝合金连接件容易加工，但也存在着一些不足之处，如:质量重、刚度较差、热变形大等。 现有的铝合金连接件采用硬质铝合金加工，材料的密度为2.8g/cm3，热膨胀系数为 23xlO_6/°C，比模量为 26GPa/(g/cm3)。 通常一颗卫星结构上需安装120?150根铝合金连接件，质量约40?50kg。对于卫星来说，结构重量越小越好，这样就可以承载更多的有效载荷，如:相机、天线、转发器等；而且可以降低火箭的运载成本。因此，结构减重一直是航天科技人员追求的目标。 另外，铝合金连接件的长度越长，热变形越大。对于一些热稳定要求很高的卫星结构，如:相机安装板、星敏感器支架等，铝合金连接件的热变形就超出了设计指标，不能满足热稳定性的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该成型方法制备得到的结构连接件具有轻质、高刚度、热稳定性好的优点，且内部无缺陷，符合GJB2895-A级要求；尺寸、形位公差满足设计指标；产品表观质量好；与同规格的铝合金连接件相比减重35%,减重效果明显。 本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的: ，包括如下步骤: 步骤(一)、制备RTM成型模具，所述RTM成型模具包括阳模、阴模和两个端盖，其中阳模是截面形状为L形的凸模，阴模是截面形状为L形的凹模，且所述L形凹模两个相互垂直的内表面上开有凹槽，所述凹槽的轮廓与待制备的结构连接件的外轮廓相同；两个端盖的内表面有L形的封闭密封槽，密封槽内放置密封条，阳模与阴模相接触的两个面分别有一条密封槽，密封槽内放置密封条，两条密封槽的位置与两侧端盖上的密封槽位置相对应，形成一个密闭的模腔，其中两个端盖上分别设有入料口和出料口； 步骤(二)、铺叠多层碳纤维平纹织物，铺层方式为[(0，90)/(±45)/(0，90)/(±45) / (0，90) Ins，其中η表示循环次数，为正整数；S表示对称； 步骤(三)、将步骤(二)的多层碳纤维平纹织物缝合在一起形成预制件； 步骤(四)、将所述预制件装入RTM成型模具阴模的凹槽内，再将阳模与阴模固定连接在一起，最后把两个端盖分别从两侧与阳模和阴模固定连接； 步骤(五)、检验RTM成型模具的气密性，若真空度达到-0.099MPa以上，则表明RTM成型模具气密性满足要求，进入步骤(六)，否则，重新装配RTM成型模具，直至真空度满足要求； 步骤(六)、将RTM成型模具放入烘箱预热至60?80°C，同时将树脂预热至60?70 0C ； 步骤(七)、从烘箱取出RTM成型模具，将预热的树脂从一侧端盖的入料口注入RTM成型模具的模腔内，当树脂从另一侧端盖的出料口流出且无气泡时，停止注入树脂，封闭两个端盖的入料口和出料口； 步骤(八)、将RTM成型模具放入烘箱进行固化，固化完成后将RTM成型模具从烘箱中取出，拆除两个端盖、阳模和阴模，完成复合材料结构连接件的制备。 在上述轻质复合材料结构连接件的成型方法中，L形凹模两个相互垂直的内表面上开设有轮廓为波浪形的凹槽，所述波浪形凹槽的轮廓即为待制备的结构连接件的外轮廓。 在上述轻质复合材料结构连接件的成型方法中，密封槽和密封槽的槽内放置的密封条为硅橡胶密封条。 在上述轻质复合材料结构连接件的成型方法中，步骤(三)中采用芳纶线作为缝纫线对多层碳纤维平纹织物进行缝合，缝合针距为3?8mm、缝合行距为5?15mm。 在上述轻质复合材料结构连接件的成型方法中，步骤(三)中在多层碳纤维平纹织物对应的复合材料结构连接件的锯齿形外缘及孔周围加大缝线密度，控制缝合行距为2 ?4mm。 在上述轻质复合材料结构连接件的成型方法中，步骤(七)中的固化处理条件为:首先升温至90°C ±5°C时，保温30min±5min ;然后继续升温至165°C ±5°C，保温120min±5min ;之后关闭烘箱开关，RTM成型模具自然冷却至50°C以下。 在上述轻质复合材料结构连接件的成型方法中，阳模上的两条密封槽与两侧端盖上的密封槽相连接，形成一个密闭的模腔。 本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果: (I)、本专利技术通过设计专用RTM成型模具完成复合材料结构件的成型，该成型模具及其密封结构设计巧妙，通过阳模、阴模与端盖的配合，不仅保证了较高的成型精度，而且具有优异的密封性能，此外阴模上的凹槽形状可以根据连接件形状结构进行设计，满足不同外形结构连接件的成型，适用范围广、通用性强； (2)、本专利技术以碳纤维织物作为增强材料，为兼顾连接件各方向的力学性能，设计了独特的铺层方式:1^，保证连接件的拉伸、压缩、弯曲、剪切性能满足使用要求，此外该铺层方式为准各向同性铺层，各方向的热膨胀系数基本一致，且数值较低，具有热变形小、热稳定性佳的优点； (3)、本专利技术在多层碳纤维平纹织物对应的复合材料结构连接件的锯齿形外缘及孔周围加大缝线密度形成加密区，控制缝合行距为2?4_，防止在后续机械加工中复合材料结构连接件的锯齿形外缘和孔周围分层或出现裂纹扩展，保证了结构连接件的产品质量和精度； (4)、本专利技术方法制备的复合材料结构连接件具有轻质、高刚度、热稳定性好的优点，经超声波无损检测证实，内部无缺陷，符合GJB2895-A级要求；尺寸、形位公差满足设计指标；产品表观质量好；与同规格的铝合金连接件相比减重35%以上，减重效果明显； (5)、本专利技术对各层碳纤维织物缝合的针距和行距进行了优化设计，同时对成型过程中的工艺条件进行了优化设计，进一步保证了复合材料结构连接件的产品性能和质量。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术载体复合材料结构连接件的结构图； 图2为本专利技术预制件缝合加密区的示意图； 图3为本专利技术RTM成型模具的结构图。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述: 本专利技术采用RTM(树脂传递模塑)工艺成型复合材料零件。将制备的预制件放入模具，闭合模具，注入树脂，固化成型复合材料零件的坯件。之后，通过机械加工去除余量、加工各连接孔，成为复合材料零件。按照孔位胶接相应的金属垫片和托板螺母，成为组件。最后对组件进行组合机械加工，达到形位公差要求。 如图3所示为本专利技术RTM成型模具的结构图，由图可知本专利技术RTM成型模具包括阳模1、阴模3和两个端盖2，其中阳模I是截面形状为L形的凸模，阴模3是截面形状为L形的凹模，且L形凹模两个相互垂直的内表面上开有凹槽，凹槽的轮廓与待制备的结构连接件的外轮廓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻质复合材料结构连接件的成型方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(一)、制备RTM成型模具，所述RTM成型模具包括阳模(1)、阴模(3)和两个端盖(2)，其中阳模(1)是截面形状为L形的凸模，阴模(3)是截面形状为L形的凹模，且所述L形凹模两个相互垂直的内表面上开有凹槽，所述凹槽的轮廓与待制备的结构连接件的外轮廓相同；两个端盖(2)的内表面有L形的封闭密封槽(4)，密封槽(4)内放置密封条，阳模(1)与阴模(3)相接触的两个面分别有一条密封槽(5)，密封槽(5)内放置密封条，两条密封槽(5)的位置与两侧端盖(2)上的密封槽(4)位置相对应，形成一个密闭的模腔，其中两个端盖(2)上分别设有入料口和出料口；步骤(二)、铺叠多层碳纤维平纹织物，铺层方式为[(0,90)/(±45)/(0,90)/(±45)/(0,90)]nS，其中n表示循环次数，为正整数；S表示对称；步骤(三)、将步骤(二)的多层碳纤维平纹织物缝合在一起形成预制件；步骤(四)、将所述预制件装入RTM成型模具阴模(3)的凹槽内，再将阳模(1)与阴模(3)固定连接在一起，最后把两个端盖(2)分别从两侧与阳模(1)和阴模(3)固定连接；步骤(五)、检验RTM成型模具的气密性，若真空度达到‑0.099MPa以上，则表明RTM成型模具气密性满足要求，进入步骤(六)，否则，重新装配RTM成型模具，直至真空度满足要求；步骤(六)、将RTM成型模具放入烘箱预热至60～80℃，同时将树脂预热至60～70℃；步骤(七)、从烘箱取出RTM成型模具，将预热的树脂从一侧端盖(2)的入料口注入RTM成型模具的模腔内，当树脂从另一侧端盖(2)的出料口流出且无气泡时，停止注入树脂，封闭两个端盖(2)的入料口和出料口；步骤(八)、将RTM成型模具放入烘箱进行固化，固化完成后将RTM成型模具从烘箱中取出，拆除两个端盖(2)、阳模(1)和阴模(3)，完成复合材料结构连接件的制备。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马立，白刚，刘佳，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂，
类型：发明
国别省市：北京;11