一种全高度包边夹芯复合材料制件的成型方法技术

本申请涉及复合材料制造成型技术领域，公开了一种全高度包边夹芯复合材料制件的成型方法，通过蒙皮实现芯材侧面自包边，可代替传统采用糊状胶封边的加工方法，避免引起封边过程中胶层厚度不均、裹入气泡以及结构增重等问题，并且相较于传统二次胶接工艺，制造成本也更低。更低。更低。

A forming method of full height hemmed sandwich composite parts

【技术实现步骤摘要】
一种全高度包边夹芯复合材料制件的成型方法


[0001]本申请涉及复合材料制造成型
，具体涉及一种使用真空袋
‑
热压罐工艺的全高度包边夹芯复材制件的成型方法。

技术介绍

[0002]复合材料夹芯结构具有比强度、比刚度高的特点，在航空航天领域中被广泛应用。常见的夹芯复合材料制件结构由上蒙皮、下蒙皮和夹芯（可以是蜂窝芯、泡沫芯）通过胶黏剂组合而成。目前，民用飞机上主、次承力结构中的夹芯复合材料制件需要倒角和加工斜面，目的是防止夹芯在成型过程中受到侧向压力而导致的压缩现象，但仍然有一些结构需要使用全高度芯材，最大限度实现结构装配和结构减重，这种结构往往夹芯边缘呈现90
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角度（如附图1所示），为了避免芯材或泡沫芯吸湿，常常对夹芯复合材料制件的边缘使用糊状胶黏剂进行封边处理，但是会带来如下的问题：（1）封边厚度容易出现不均匀，边缘面轮廓度达不到要求；（2）糊状胶黏剂搅拌或施工时容易混入气泡；（3）对于大尺寸芯格的芯材，往往需要使用大量的胶黏剂才能实现边缘封闭，导致结构重量大大增加。
[0003]目前，夹芯复合材料制件最常用的成型方法是真空袋
‑
热压罐成型法，通常采用二次胶接、共胶接及共固化三种工艺。其中，二次胶接工艺上、下蒙皮需分别经过固化后与芯材进行胶接，而已固化蒙皮与芯材配合关系复杂，容易出现脱粘等内部质量问题，制造成本高，周期长，一般适用于双面气动要求极高的制件，目前在民用飞机上极少使用；共固化工艺上、下蒙皮与蜂窝通过胶黏剂一次固化成型，制造成本低，周期短，在飞机翼面、舵面等夹芯件上使用非常广泛，但对于全高度需包边的夹芯复合材料制件来说，为了防止芯材边缘受到侧向压力而导致收缩，必须在芯材侧面安放挡块，所带来的问题则是芯材侧面蒙皮无法受到压力而引起无损问题。目前，国内对全高度包边夹芯复合材料制件成型工艺研究较少，限制了该结构在航空航天领域的应用。
[0004]现有技术公开了“一种复合材料织物及其包边方法”的专利技术专利申请，其公开号为CN110654071A，公开日为2020年01月07日，具体的技术方案为：将最上层面料和/或次上层面料的边缘留出一定长度，并包裹住最下层面料的部分外表面形成包边；或者将最下层面料和/或次下层面料的边缘留出一定长度，并包裹住最上层面料的部分外表面形成反包边，得到具有完整包边的复合材料织物；由于采用了将面积较大的一侧最外层面料和/或次外层面料包裹面积较小的另一侧最外层面料边沿形成包边，使得积层或夹心复合材料织物的边缘得到了保护，避免了其边缘的开裂或二次物理损伤，也使得夹心复合材料与外界相隔离，克服了其泡沫芯材或蜂窝芯材的吸湿问题，明显提高了积层或夹心复合材料织物的综合使用性能，也明显提升了积层或夹心复合材料织物的使用寿命。
[0005]上述现有技术虽然也涉及复合材料的包边，但是该专利采用的包边方法并非是真空袋
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热压罐成型，也不是同过胶接实现的，而是通过对织物边缘留出一定长度进行包裹，加热固化，无法提供平滑气动型面。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本申请提出了一种使用真空袋
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热压罐工艺的全高度包边夹芯复材制件的成型方法，旨在于代替传统糊状胶封边，同时解决全高度夹芯复合材料结构成型过程中芯材受到侧向压力导致的收缩、变形，以及蒙皮加压不足导致的无损异常的问题。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本申请的技术方案具体如下：一种全高度包边夹芯复合材料制件的成型方法，具体包括以下步骤：a．准备下蒙皮的成型工装以及预浸料，在下蒙皮成型工装的表面粘贴脱模布或涂刷脱模剂，将预浸料裁切为待铺叠的料片；b．按照既定的铺层及角度将料片铺叠至下蒙皮成型工装的表面，完成芯材下蒙皮铺叠成型，铺叠完成后组装封袋并将其送入热压罐内进行固化；c．准备待成型的全高度复合材料蜂窝夹芯结构所使用的全高度芯材，芯材表面擦拭、清洗干净后，将芯材与下蒙皮进行校验；d．将已固化的下蒙皮脱模，并对其待胶接面进行打磨，然后将下蒙皮重新定位至下蒙皮成型工装上；e．在芯材底部对应胶接面铺叠板芯胶膜，接着在芯材90
°
侧面对应的胶膜面铺叠一层发泡胶，将芯材铺放至下蒙皮上并进行组装封袋，最后送入热压罐内进行预胶接；f．预胶接的芯材及下蒙皮脱模后，将下蒙皮侧边高出芯材厚度部分切割或打磨掉，直至两者等高，然后又对下蒙皮与上蒙皮待胶接面进行打磨；g．将芯材与下蒙皮粘接的组合结构铺放至胶接成型工装上，按照既定铺层结构依次在芯材区域铺叠板芯胶膜，在下蒙皮与上蒙皮待胶接区域铺叠板板胶膜后，再逐层铺叠上蒙皮，铺叠完成后组装封袋，并送入热压罐内进行胶接固化；h．将已固化的上蒙皮、芯材及下蒙皮组合结构脱模，对组合结构的边缘进行修整，最终得到全高度包边夹芯复合材料制件。
[0008]进一步地，所述步骤c中，芯材与下蒙皮进行校验，包括：在芯材与下蒙皮内腔的底部平板连接区域放置校验膜后，将芯材安放至下蒙皮U型腔内组装封袋，并按校验膜的校验参数在热压罐或烘箱内进行预胶接校验。
[0009]进一步地，所述步骤e中，在芯材底部对应胶接面铺叠板芯胶膜，包括：首先在芯材与下蒙皮底部胶接区铺叠一层板芯胶膜，然后根据步骤c中的校验结果对局部区域补偿一层板芯胶膜。
[0010]进一步地，所述步骤b中，下蒙皮侧面高度高出芯材厚度5
‑
10mm。
[0011]进一步地，所述成型复合材料夹芯结构所使用的芯材毛坯为树脂浸渍的纸蜂窝、铝合金蜂窝、钛合金蜂窝或泡沫芯中的其中一种。
[0012]进一步地，所述步骤e中，预胶接为在相对固化温度较低的温度以及压力下将芯材与下蒙皮进行胶接。
[0013]进一步地，所述上蒙皮和下蒙皮为复合材料蜂窝夹芯制件的非气动面蒙皮或气动面蒙皮，下蒙皮呈∪型结构，上蒙皮呈∩型结构，所述上蒙皮和下蒙皮均由玻璃纤维增强的树脂基预浸料或碳纤维增强的树脂基预浸料所固化形成。
[0014]进一步地，所述板芯胶膜和板板胶膜为带纤维载体的环氧树脂或双马树脂薄膜。
[0015]进一步地，所述发泡胶为具有一定厚度的带状发泡胶。
[0016]本申请的有益效果：（1）本申请的成型方法通过蒙皮实现芯材侧面自包边，可代替传统采用糊状胶封边的加工方法，避免引起封边过程中胶层厚度不均、裹入气泡及结构增重的问题。
[0017]（2）本申请通过将全高度夹芯复合材料制件设计成已固化∪型下蒙皮、芯材与未固化∩型上蒙皮的组合结构，采用共胶接工艺方案实现了芯材的自包边，整个成型工艺可操作性强，相比传统二次胶接工艺，成本更低。
[0018]（3）本申请通过预先固化下蒙皮的方式，再在全高度芯材90
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侧面与下蒙皮胶接处填充发泡胶与下蒙皮进行预胶接，不仅可以解决芯材固化时侧向收缩产生的芯材与蒙皮侧面脱粘的问题，同时发泡胶固化时发泡，将芯材与下蒙皮胶接成一个尺寸稳定的整体结构，能够增加芯材与下蒙皮胶接后90
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侧面的刚性，该组合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全高度包边夹芯复合材料制件的成型方法，其特征在于，具体包括以下步骤：a．准备下蒙皮的成型工装以及预浸料，在下蒙皮成型工装的表面粘贴脱模布或涂刷脱模剂，将预浸料裁切为待铺叠的料片；b．按照既定的铺层及角度将料片铺叠至下蒙皮成型工装的表面，完成芯材下蒙皮铺叠成型，铺叠完成后组装封袋并将其送入热压罐内进行固化；c．准备待成型的全高度复合材料蜂窝夹芯结构所使用的全高度芯材，芯材表面擦拭、清洗干净后，将芯材与下蒙皮进行校验；d．将已固化的下蒙皮脱模，并对其待胶接面进行打磨，然后将下蒙皮重新定位至下蒙皮成型工装上；e．在芯材底部对应胶接面铺叠板芯胶膜，接着在芯材90
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侧面对应的胶膜面铺叠一层发泡胶，将芯材铺放至下蒙皮上并进行组装封袋，最后送入热压罐内进行预胶接；f．预胶接的芯材及下蒙皮脱模后，将下蒙皮侧边高出芯材厚度部分切割或打磨掉，直至两者等高，然后又对下蒙皮与上蒙皮待胶接面进行打磨；g．将芯材与下蒙皮粘接的组合结构铺放至胶接成型工装上，按照既定铺层结构依次在芯材区域铺叠板芯胶膜，在下蒙皮与上蒙皮待胶接区域铺叠板板胶膜后，再逐层铺叠上蒙皮，铺叠完成后组装封袋，并送入热压罐内进行胶接固化；h．将已固化的上蒙皮、芯材及下蒙皮组合结构脱模，对组合结构的边缘进行修整，最终得到全高度包边夹芯复合材料制件。2.根据权利要求1所述的一种全高度包边夹芯复合材料制件的成型方法，其特征在于，所述步骤c中，芯材与下蒙皮进行校验，包括：在芯材与下蒙皮内腔的底部平板连接区域放置校验膜后，将芯材安放至下蒙皮U型腔内组装...

【专利技术属性】
技术研发人员：文诗琦，徐伟伟，单玉才，文友谊，孙家琪，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：