一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法技术

一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法。1)采用激光和压辊对铺放的预浸料进行第一次加热加压；2)不铺放新的预浸料，对步骤1)中已铺放部分进行多次加热加压；3)重复步骤1)和2)，直至样件制备完成。第一次加热加压是使相邻层预浸料内高温熔化的树脂在压辊压力作用下发生流动，形成良好的层间结合。多次加热加压是使样件经历多次高温作用，释放因材料黏弹性和快速冷却所致的内应力，减小回弹角度。本发明专利技术可实现回弹变形的在线调整，有助于实现自动化一体成形；可用于形状多样的热塑性复合材料结构件的铺放成形，操作简单，可显著提高结构件的几何精度；激光热源精准可控，可实现回弹变形的定域调整。

【技术实现步骤摘要】
一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法
本专利技术涉及一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法，属于复合材料

技术介绍
热塑性复合材料具有比强度高、耐冲击性好等特点，在航空航天、交通运输等领域有着巨大的应用前景。热塑性复合材料的熔化凝固为物理变化过程，凝固过程即为成形过程，可大大提高成形效率。热塑性复合材料结构件作为轻量化复杂结构的基础，其高质量制造是进一步提高航空航天飞行器性能的制造基础技术。成形样件角度回弹是热塑性复合材料结构件成形的一大问题，影响样件尺寸精度。中国专利CN105128363B公开了一种解决复合材料铺放过程中的回弹现象的系统，该专利提出采用三维形貌测量系统监测成形过程中是否出现回弹，并采用辅助加热系统和辅助压实装置对回弹部分进行再次的加热和压实作用，以解决回弹问题。但局部再次加热加压易导致样件内出现褶皱、气孔等缺陷，且由于依靠三维形貌测量系统对成形过程中的回弹现象进行判断，其受设备精度的影响。另外，该专利技术专利中没有提供辅助加热温度和压力的选择依据，这直接影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法，其特征在于，完成该方法的装置包括相互耦合的激光热源(1)、光束调整器(2)、同步压辊(3)和送料装置(4)；包括以下步骤：/n步骤1：设置所需的激光参数、成形速度和压辊压力，固定所需形状的模具(5)，铺放预浸料并对其进行第一次加热加压，使预浸料在模具(5)表面成形；/n步骤2：不铺放新的预浸料，采用激光和压辊对步骤1中铺放的预浸料进行N次加热加压，N大于等于2；/n步骤3：重复步骤1和步骤2，直至完成样件制备。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法，其特征在于，完成该方法的装置包括相互耦合的激光热源(1)、光束调整器(2)、同步压辊(3)和送料装置(4)；包括以下步骤：
步骤1：设置所需的激光参数、成形速度和压辊压力，固定所需形状的模具(5)，铺放预浸料并对其进行第一次加热加压，使预浸料在模具(5)表面成形；
步骤2：不铺放新的预浸料，采用激光和压辊对步骤1中铺放的预浸料进行N次加热加压，N大于等于2；
步骤3：重复步骤1和步骤2，直至完成样件制备。


2.根据权利要求1所述的一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法，其特征在于，步骤1中预浸料为纤维增强热塑性复合材料，纤维为碳纤维、玻璃纤维、硼纤维或芳纶纤维，热塑性树脂为聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯硫醚、聚酰亚胺或聚醚砜。


3.根据权利要求1所述的一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法，其特征在于，步骤1中激光光斑宽度大于预浸料宽度，且保证激光热源(1)在垂直于成形方向上对样件的其余部分不产生影响，光斑宽度通过光束调整器(2)进行调整。


4.根据权利要求1或2所述的一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法，其特征在于，步骤1中预浸料厚度不超过0.3mm。


5.根据权利要求3所述的一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法，其特征在于，步骤1中预浸料厚度不超过0.3mm。


6.根据权利要求1、2或5所述的一种激光辅助原位成形热塑性复合材料结构件的回弹变形抑制方法，其特征在于，步骤2中N次加热加压的条件为：激光功率密度为10-30W/cm2，成形速度为500-1200mm/min，温度以热塑性树脂的熔化温度Tm和热分解温度Tdeg为依据，保证成形温度控制在(Tm+50℃)～(Tdeg+50℃)范围内，压辊压力选用10-70N；步骤2中N次加热加压的工艺条件与第二次加热加压的工艺条件相同或不同，但需保证第二次加热加压的温度和压力不...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴东江，苗秋玉，戴智弘，马广义，牛方勇，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21