一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺制造技术

本发明专利技术属于航空航天复合材料液体成型领域，具体提供了一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺，所述纵向构件包括上缘条、下缘条、前腹板及后腹板结构件，该制备工艺包括制备除下缘条外的其他结构件组合的内层模具支撑件；制备下缘条结构件；对内层模具支撑件进行二次铺层成型，得到结构件A；将结构件A与下缘条结构件组装后整体铺层，再经树脂导入、固化成型制备成品纵向构件。本成型工艺将飞机纵向构件的各个结构件分组来成型，采用纵向构件最终结构的一部分内层模具支撑件来当成型模具，再与下缘板进行组装，再次液体二次成型，相对于采用泡沫件做模具，则无需截断制件取出内部模具，相对于分体成型再组装粘接工艺则具有更高的力学承载。更高的力学承载。更高的力学承载。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺


[0001]本专利技术属于航空航天复合材料液体成型领域，具体提供了一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺。

技术介绍

[0002]由于复合材料碳纤维增强材料具有高的比强度，因此在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。复合材料的成型工艺有手糊成型、液体真空导入等方法。手糊成型的缺点是依赖人工，分散性大，一般不为生产所采用。热压罐成型的缺点是能耗大，成本高。而液体成型生产方式为：通过模具结合真空导入树脂制备，模具的采用多为金属材质。尽管一次性液体成型比较方便实用，但是液体成型所需的模具比较多而且具有对应性，模具的适应性范围窄，制备成本增高，且研制模具需要周期长，更改成本高。
[0003]另一种成型方式则采用泡沫模具来作为支撑，外部将前后腹板、上下缘条铺层独立成型而后拼接一次注胶一次成型，通过环氧树脂固化粘接固定上下缘条、前后腹板之间的缝隙，因为其四个组成部分分开制作最后由树脂一次固化，该工艺方法导致其碳布叠层气泡率高、叠层之间小幅度串位，进而对其力学性能造成不良影响。且液体导入成型后将泡沫包裹住，则需要将成型制件的端部锯开来抠除泡沫，该方法虽然可以去除泡沫模具件，但是泡沫与成型制件均遭到了损坏，而且抠除过程中比较费时费力。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺，所述纵向构件包括上缘条、下缘条、前腹板及后腹板结构件，该制备工艺包括如下步骤，
[0005]步骤1：制备内层模具支撑件，所述内层模具支撑件与上缘条、前腹板及后腹板三者组合后形状相互匹配；
[0006]步骤2：制备下缘条结构件；
[0007]步骤3：对内层模具支撑件进行首次铺层，得到结构件A；
[0008]步骤4：将结构件A与下缘条结构件组装后，在结构件A外包裹铺剩余层数，经树脂导入、固化成型制备成品纵向构件。
[0009]进一步的，所述步骤1中内层模具支撑件通过如下步骤制备而成：
[0010]步骤1.1：采用泡沫雕刻机根据纵向构件的外形切割泡沫支撑件；
[0011]步骤1.2：采用碳布原料对上述泡沫支撑件除底部之外的其他面进行两层铺层，铺层顺序为[(0，90
°
)]2；两侧底边具有凸起的弯部，形成Ω形铺层剖面；
[0012]步骤1.3：对铺层后的泡沫支撑件进行树脂导入、固化成型、切割得到∩形的内层模具支撑件。
[0013]进一步的，步骤1.3中，具体包括如下操作步骤：
[0014]步骤1.3.1：在铺层后的泡沫支撑件上由下至上依次铺有脱模布、有孔隔离膜及导流网，置于一底板上；外部套有真空袋，真空袋边缘粘接在底板上，采用真空泵除去真空袋
内空气，得到待成型组件；
[0015]步骤1.3.2：取液体成型用环氧树脂与固化剂，按照质量比4:1混合搅拌，放置真空罐除去内部气泡，备用；
[0016]步骤1.3.3：通过真空泵向待成型组件内导入前述搅拌除气泡后的环氧树脂，至环氧树脂完全浸润泡沫支撑件和碳布原料，导入完毕；
[0017]步骤1.3.4：将导入树脂后的待成型组件置于固化炉中，固化温度80℃，时间4.5小时，取出；
[0018]步骤1.3.5：将碳布原料与泡沫支撑件分离得到碳布成型Ω型件；对Ω型件进行切除得到剖面为∩形的内层模具支撑件。
[0019]进一步的，步骤2中制备泡沫件的下缘条，铺层顺序为[[(0，90
°
)3，(
±
45
°
)4]经过导入树脂、固化得到下缘条。
[0020]进一步的，步骤3中对内层模具支撑件进行二次铺层，上缘条、前腹板及后腹板分开铺层，其中前腹板、后腹板的铺层顺序为[(0，90
°
)3，(
±
45
°
)4]；上缘条的铺层顺序为[(0，90
°
)5，(
±
45
°
)3]。
[0021]进一步的，制备成型各结构件，真空导入树脂后，对多余的树脂通过出胶管与真空泵连接真空出胶；出胶过程中，出胶管中部支撑一支件，该支件将出胶管支撑形成一具有拐点的倒V形，该拐点高于整体件≥1m，且上升出胶的边与水平面呈60
°
夹角。
[0022]进一步的，步骤1中泡沫支撑件的高度高于预定高度2
‑
5mm。
[0023]进一步的，步骤1.2中，所述碳布原料通过如下方法制备：取碳纤维布与定型剂，所述定型剂用丙酮溶解后，按照每平方米≤12g的用量比例均匀涂抹在碳纤维布上，静置至丙酮完全挥发，得到碳布原料。
[0024]进一步的，在固化炉中，从常温按照0.5
‑
2.5℃/分钟的速率升温至80℃。
[0025]进一步的，该制备工艺适用于结构件铺层数>5层。
[0026]本成型工艺将飞机纵向构件的各个结构件分组来成型，采用纵向构件最终结构的一部分内层模具支撑件来当成型模具，再与下缘板进行组装，液体二次成型，相对于采用泡沫件做模具，则无需截断制件取出内部模具，相对于分体成型再组装粘接工艺则具有更高的力学承载。
附图说明
[0027]图1为内层模具支撑件的铺层示意图；
[0028]图2为真空导入示意图；
[0029]图3为经过二次铺层的结构件A示意图；
[0030]图4为成品纵向构件结构示意图；
[0031]图5为成品纵向构件的加载示意图；
[0032]图6为纵向构件危险截面应力分布图；
[0033]图7为试件位移
‑
载荷对比图；
[0034]图8为试件时间
‑
载荷对比图；
[0035]图9本专利技术制件超声波检测波形图；
[0036]图10为旧工艺制件超声波检测波形图；
[0037]图11为一种真空导入出胶系统结构示意图；
具体实施方式
[0038]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0039]在碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备过程中，目前常采用分体成型再粘接固化方式，具体的将制备好的前后腹板、上下缘条铺层独立成型而后拼接，内置有泡沫件做支撑，一次注胶一次成型，通过环氧树脂固化粘接固定上下缘条、前后腹板之间的缝隙，因为其四个组成部分分开制作最后由树脂一次固化，该工艺方法导致其各个部件的碳布叠层气泡率高、叠层之间小幅度串位，进而对其力学性能造成不良影响，且抠除泡沫比较麻烦。
[0040]参考图1
‑
3，本专利技术提供了一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺，所述纵向构件包括上缘条、下缘条、前腹板及后腹板结构件，该制备工艺包括如下步骤；
[0041]步骤1：制备与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺，其特征在于：所述纵向构件包括上缘条、下缘条、前腹板及后腹板结构件，该制备工艺包括如下步骤，步骤1：制备内层模具支撑件，所述内层模具支撑件与上缘条、前腹板及后腹板三者组合后形状相互匹配；步骤2：制备下缘条结构件；步骤3：对内层模具支撑件进行二次铺层，得到结构件A；步骤4：将结构件A与下缘条结构件组装后，在结构件A外包裹铺剩余层数层，经树脂导入、固化成型制备成品纵向构件。2.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺，其特征在于：所述步骤1中内层模具支撑件通过如下步骤制备而成：步骤1.1：采用泡沫雕刻机根据纵向构件的外形切割泡沫支撑件；步骤1.2：采用碳布原料对上述泡沫支撑件除底部之外的其他面进行两层铺层，铺层顺序为[(0,90)2]；两侧底边具有凸起的弯部，形成Ω形铺层剖面；步骤1.3：对铺层后的泡沫支撑件进行树脂导入、固化成型、切割得到∩形的内层模具支撑件。3.如权利要求2所述的一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺，其特征在于：步骤1.3中，具体包括如下操作步骤：步骤1.3.1：在铺层后的泡沫支撑件上由下至上依次铺有脱模布、有孔隔离膜及导流网，置于一底板上；外部套有真空袋，真空袋边缘粘接在底板上，采用真空泵除去真空袋内空气，得到待成型组件；步骤1.3.2：取液体成型用环氧树脂与固化剂，按照质量比4:1混合搅拌，放置真空罐除去内部气泡，备用；步骤1.3.3：通过真空泵向待成型组件内导入前述搅拌除气泡后的环氧树脂，至环氧树脂完全浸润泡沫支撑件和碳布原料，导入完毕；步骤1.3.4：将导入树脂后的待成型组件置于固化炉中，固化温度80℃，时间4.5小时，取出；步骤1.3.5：将碳布原料与泡沫支撑件分离得到碳布成型Ω型件；对Ω型件进行切除得到剖面为∩形的内层模具支撑件。4.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料飞机纵向构件的制备工艺，其特征在于：步骤2中制备泡沫件的下缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张业伟，庄睿晨，关磊，李淑萍，汪明涛，薛继佳，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学辽宁锐翔通用飞机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：