一种低温叶片的制备方法技术

本发明专利技术公开了低温风洞压缩机技术领域内的一种低温叶片的制备方法，包括以下步骤，（1）预浸料下料；（2）准备泡沫；（3）准备叶根处的金属衬套；（4）盒子碳梁的制备；（5）准备蒙皮；（6）叶片的组合成型；（7）填块成型；（8）叶根处的缠绕成型；（9）叶根处外形的精加工；本发明专利技术使用复合材料制备低温叶片，制备成本低，利用本发明专利技术制备出来的叶片重量小，降低叶片工作时的负荷。

【技术实现步骤摘要】
一种低温叶片的制备方法
本专利技术属于低温风洞压缩机
，特别涉及一种低温叶片的制备方法。
技术介绍
拟建的低温风洞压缩机的转子叶片的使用环境为低温-196℃到高温80℃，工作介质为氮气，而且在-196℃到高温80℃温度范围内承受非定长周期性的气动载荷、离心力和温度冲击力等，对叶片的低温韧性和耐冷热的冲击性能提出了很高的要求。现有技术中，压缩机的转子叶片通常采用高速钢等高级合金工具钢支撑，合金工具钢含有大量合金元素，其在冶炼、浇注、塑性成形和热处理工艺等整个加工制造流程十分复杂，原材料成本很高，要满足转子叶片的加工要求，改善原材料的切削加工性，需要对原材料进行比较复杂的退火工艺；叶片粗加工后，需进行高温淬火，高温淬火后需在出现“二次硬化”的温度下进行三次回火处理，最后还要进行渗氮处理，以提高叶片表面的强度，其加工成本高，加工工艺复杂，叶片质量大。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，解决现有技术中成本高的技术问题，提供一种低温叶片的制备方法，本专利技术使用复合材料制备低温叶片，制备成本低，利用本专利技术制备出来的叶片重量小，降低叶片工作时的负荷。本专利技术的目的是这样实现的：一种低温叶片的制备方法，包括以下步骤，（1）预浸料下料：使用三维软件绘制每一层预浸料的外形，并导入到自动下料机的操作系统中，预浸料放到自动下料机托架上，按照程序裁剪每块料片，裁出碳梁、蒙皮、填块的预浸料布层，并用标签纸标识编号；（2）泡沫的准备：使用数控机床按照泡沫芯数模加工碳梁泡沫、前缘泡沫、后缘泡沫和填块泡沫；（3）叶根处金属衬套的准备：使用机床加工出金属衬套；（4）盒子碳梁的制备：按照设计铺层分别将工作面、非工作面以及两侧碳梁准备好，再到碳梁模具中将碳梁铺层、金属衬套以及碳梁泡沫组合好后固化成型；（5）蒙皮的准备：按照设计铺层分别将工作面、非工作面的蒙皮准备好，待用；（6）叶片的组合：将蒙皮、碳梁、前缘泡沫和后缘泡沫在叶片模具中组合后，合模固化为叶片本体；（7）叶根处的填块成型：按照设计的铺层要求将填块的预浸料布层与填块泡沫铺放结束后，固化成型；（8）叶根处的缠绕成型：将填块与叶片本体使用耐低温胶粘剂固定后，对叶根处进行缠绕成型；（9）叶根外形的精加工：按照叶片的最终数模，对步骤（8）中的缠绕部位使用数控机床进行机加成型，低温叶片制备结束。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤（4）中，制备碳梁的具体步骤为：（401）分别在碳梁模具的上模、下模上铺放工作面和非工作面的制备碳梁的预浸料，每铺放6层进行一次抽真空预压实，重复上述操作，直至将制备碳梁的预浸料布层铺放完；（402）工作面和非工作面的两侧碳梁的铺放：按照设定的铺层顺序，在干净平板上，每8层为一组，叠加在一起，进行抽真空预压实，重复上述操作，直至将两侧碳梁的预浸料布层铺放完；（403）碳梁泡沫准备：在碳梁泡沫表面包裹一层耐低温胶膜，贴实；（404）对金属衬套的待胶接表面进行吹砂处理，待用；（405）碳梁组合固化：将处理好的金属衬套、碳梁泡沫安放到碳梁模具的下模中，固定；将组合好的两侧碳梁安放到碳梁泡沫两侧，将下模中碳梁包布向上翻转，包裹住两侧碳梁；将模具上模中的碳梁移植到下模中，并将工作面对应的碳梁包布向下翻转，与非工作面的碳梁包布贴实；将模具挡板安装到相应位置，合模，送入热压机中进行加压成型。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤（6）中，叶片组合的具体步骤为：（601）叶片成型模具准备，使用医用纱布蘸取丙酮将碳梁模具型腔进行清洁，直至砂布无异色，再用一块干净砂布蘸适量的770NC脱模剂对模具型腔进行擦拭4～6遍,每遍间隔时间10min～15min；（602）将第四层工作面蒙皮裁片和第四层非工作面蒙皮裁片分别铺放在叶片模具的上模具和下模具中，进行抽真空预固化；（603）预固化结束待蒙皮裁片冷却至室温，将第四层工作面蒙皮裁片和第四层非工作面蒙皮裁片取出，放置到干净的操作台上；（604）将第三层～第n1层的工作面蒙皮裁片和第三层～第n2层的非工作面蒙皮裁片分别铺放在叶片成型模具的上模具和下模具中，每铺放6层进行一次抽真空预压实，重复上述操作，直至将布层铺放完；（605）将上模具、下模具中的蒙皮取出，放置干净的操作台上；（604）将第一层和第二层蒙皮裁片铺放在下模具中，再依次将非工作面蒙皮、碳梁、前缘泡沫、后缘泡沫和工作面蒙皮安装到下模中，最后将第一层和第二层蒙皮裁片从前缘泡沫包裹到叶片的工作面；（605）合模：将上模具和下模具闭合，合模压力为8MPa～10Mpa；（606）固化：将模具放入热压机中进行固化；其中，n1为工作面蒙皮裁片的总层数，n2为非工作面蒙皮裁片的总层数。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤（7）中，填块成型的具体步骤为，（701）填充块成型：（701a）使用医用纱布蘸取丙酮将填充块模具型腔进行清洁，直至纱布无异色，再用一块干净纱布蘸取脱模剂对填充块模具型腔擦拭4～6遍，每遍间隔时间10min～15min；（701b）在填充块模具一和填充块模具二的下模中分别铺放对应的填充块预浸料裁片，每铺放6层进行一次抽真空预压实，重复上述操作，直至将布层铺放完；（701c）将上模具安装到下模具上，合模压力为8MPa～10Mpa；（701d）将合模后的模具放入热压机中进行固化，固化结束，待填充块模具一的工作面填充块和填充块模具二中的非工作面填充块冷却至室温，将工作面填充块和非工作面填充块取出至干净的工作台上；（702）锥形块成型：（702a）使用医用纱布蘸丙酮将锥形块模具型腔进行清洁，直至纱布无异色，再用一块干净纱布蘸脱模剂对锥形块模具型腔进行擦拭4～6遍，每遍间隔时间10min～15min；（702b）在锥形块模具一和锥形块模具二的上模和下模中分别铺放对应的锥形块预浸料裁片；（702c）锥形块泡沫（包括工作面锥形块泡沫和非工作面锥形块泡沫）准备，使用耐低温粘胶膜分别贴实在锥形块泡沫表面，再放置到铺放好预浸料的下模中；（702d）将上模具安装到下模具上，合模压力为8MPa～10Mpa；（702e）将合模后的模具放入热压机中进行固化，固化结束，待锥形块模具一的工作面锥形块和锥形孔模具二中的非工作面锥形块冷却至室温，将工作面锥形块和非工作面锥形块取出至干净的工作台上；（703）填块胶接：（703a）使用耐低温胶粘剂将工作面填充块和工作面锥形块分别胶接在叶片工作面的根部，将非工作面填充块和非工作面锥形块分别胶接在叶片非工作面的根部；（703b）将胶接后的叶片送入烘箱中，在（70±5）℃下保温2h～3h实现固化；（704）固化结束，待叶片冷却至室温取出至干净的工作台上。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤（8）中缠绕成型的具体步骤为：（801）将连续碳纤维按照设定的缠绕机穿纱顺序，依次通过出纱口和浸胶辊，在18℃～30℃下浸润在耐低温环氧树脂中，浸润时间为2秒；（802）使用浸润过的连续碳纤维对胶接后的叶片的根部进行缠绕；（803）缠绕结束后，对缠绕后的叶片进行固化，当叶片冷却到室温时完成固化。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤（405）中对碳梁进行固化的参数为，模具温度以不高于2℃/min的升温速率升至（125±5）℃，在此条件下保温1.5h～2h，再以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温叶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，（1）预浸料下料：使用三维软件绘制每一层预浸料的外形，并导入到自动下料机的操作系统中，预浸料放到自动下料机托架上，按照程序裁剪每块料片，裁出碳梁、蒙皮、填块的预浸料布层，并用标签纸标识编号；（2）泡沫的准备：使用数控机床按照泡沫芯数模加工碳梁泡沫、前缘泡沫、后缘泡沫和填块泡沫；（3）叶根处金属衬套的准备：使用机床加工出金属衬套；（4）盒子碳梁的制备：按照设计铺层分别将工作面、非工作面以及两侧碳梁准备好，再到碳梁模具中将碳梁铺层、金属衬套以及碳梁泡沫组合好后固化成型；（5）蒙皮的准备：按照设计铺层分别将工作面、非工作面的蒙皮准备好，待用；（6）叶片的组合：将蒙皮、碳梁、前缘泡沫和后缘泡沫在叶片模具中组合后，合模固化为叶片本体；（7）叶根处的填块成型：按照设计的铺层要求将填块的预浸料布层与填块泡沫铺放结束后，固化成型；（8）叶根处的缠绕成型：将填块与叶片本体使用耐低温胶粘剂固定后，对叶根处进行缠绕成型；（9）叶根外形的精加工：按照叶片的最终数模，对步骤（8）中的缠绕部位使用数控机床进行机加成型，低温叶片制备结束。

【技术特征摘要】
1.一种低温叶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，（1）预浸料下料：使用三维软件绘制每一层预浸料的外形，并导入到自动下料机的操作系统中，预浸料放到自动下料机托架上，按照程序裁剪每块料片，裁出碳梁、蒙皮、填块的预浸料布层，并用标签纸标识编号；（2）泡沫的准备：使用数控机床按照泡沫芯数模加工碳梁泡沫、前缘泡沫、后缘泡沫和填块泡沫；（3）叶根处金属衬套的准备：使用机床加工出金属衬套；（4）盒子碳梁的制备：按照设计铺层分别将工作面、非工作面以及两侧碳梁准备好，再到碳梁模具中将碳梁铺层、金属衬套以及碳梁泡沫组合好后固化成型；（5）蒙皮的准备：按照设计铺层分别将工作面、非工作面的蒙皮准备好，待用；（6）叶片的组合：将蒙皮、碳梁、前缘泡沫和后缘泡沫在叶片模具中组合后，合模固化为叶片本体；（7）叶根处的填块成型：按照设计的铺层要求将填块的预浸料布层与填块泡沫铺放结束后，固化成型；（8）叶根处的缠绕成型：将填块与叶片本体使用耐低温胶粘剂固定后，对叶根处进行缠绕成型；（9）叶根外形的精加工：按照叶片的最终数模，对步骤（8）中的缠绕部位使用数控机床进行机加成型，低温叶片制备结束。2.根据权利要求1所述的一种低温叶片的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，制备碳梁的具体步骤为：（401）分别在碳梁模具的上模、下模上铺放工作面和非工作面的制备碳梁的预浸料，每铺放6层进行一次抽真空预压实，重复上述操作，直至将制备碳梁的预浸料布层铺放完；（402）工作面和非工作面两侧碳梁的铺放：按照设定的铺层顺序，在干净平板上，每8层为一组，叠加在一起，进行抽真空预压实，重复上述操作，直至将两侧碳梁的预浸料布层铺放完；（403）碳梁泡沫准备：在碳梁泡沫表面包裹一层耐低温胶膜，贴实；（404）对金属衬套的待胶接表面进行吹砂处理，待用；（405）碳梁组合固化：将处理好的金属衬套、碳梁泡沫安放到碳梁模具的下模中，固定；将组合好的两侧碳梁安放到碳梁泡沫两侧，将下模中碳梁包布向上翻转，包裹住两侧碳梁；将模具上模中的碳梁移植到下模中，并将工作面对应的碳梁包布向下翻转，与非工作面的碳梁包布贴实；将模具挡板安装到相应位置，合模，送入热压机中进行加压成型。3.根据权利要求1所述的一种低温叶片的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中，叶片组合的具体步骤为：（601）叶片成型模具准备，使用医用纱布蘸适量丙酮将碳梁模具型腔进行清洁，直至砂布无异色，再用一块干净砂布蘸适量的770NC脱模剂对模具型腔进行擦拭4～6遍,每遍间隔时间10min～15min；（602）将第四层工作面蒙皮裁片和第四层非工作面蒙皮裁片分别铺放在叶片模具的上模具和下模具中，进行抽真空预固化；（603）预固化结束待蒙皮裁片冷却至室温，将第四层工作面蒙皮裁片和第四层非工作面蒙皮裁片取出，放置到干净的操作台上；（604）将第三层～第n1层的工作面蒙皮裁片和第三层～第n2层的非工作面蒙皮裁片分别铺放在叶片成型模具的上模具和下模具中，每铺放6层进行一次抽真空预压实，重复上述操作，直至将布层铺放完；（605）将上模具、下模具中的蒙皮取出，放置干净的操作台上；（606）将第一层和第二层蒙皮裁片铺放在下模具中，再依次将非工作面蒙皮、碳梁、前缘泡沫、后缘泡沫和工作面蒙皮安装到下模中，最后将第一层和第二层蒙皮裁片从前缘泡沫包裹到叶片的工作面；（605）合模：将上模具和下模具闭合，合模压力为8MPa～10Mpa；（606）固化：将模具放入热压机中进行固化；其中，n1为工作面蒙皮裁片的总层数，n2为非工作面蒙皮裁片的总层数。4.根据权利要求1所述的一种低温叶片的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）中，填块成型的具体步骤为，（701）填充块成型：（701a）使用医用纱布蘸取丙酮将填充块模具型腔进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾国强，肖卫华，张彬，侯晓晨，
申请(专利权)人：江苏新扬新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32