一种低应力复合材料预埋金属件产品的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低应力复合材料预埋金属件产品的制备方法，包括步骤S1、对金属预埋件进行初加工，所述金属预埋件包括内部为空心结构的六面体主体，六面体主体的六个连接面根据实际需要选择设置接口凸台或减重孔，在金属预埋件与复合材料接触的六个连接面上均加工有凹槽，凹槽的内部为连通的结构，凹槽在靠近连接面边缘的位置有一圈外挡边，凹槽在靠近连接面上的接口凸台或减重孔的位置有一圈内挡边；步骤S2、对金属预埋件进行喷砂处理；步骤S3、铺覆过渡层；步骤S4、铺放预浸料；步骤S5、合模；步骤S6、固化，固化制度为110℃/2h～130℃/4h。该方法解决具有预埋金属件的复合材料制品内应力过大产生形变及界面间隙的问题，提高复合材料制件尺寸稳定性。料制件尺寸稳定性。料制件尺寸稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种低应力复合材料预埋金属件产品的制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料产品加工领域，涉及到具有预埋金属件的复合材料产品的制备，特别是一种低应力复合材料预埋金属件产品的制备方法。

技术介绍

[0002]复合材料产品大多利用金属件作为加工、装配接口。此类复合材料产品设计过程中，为保证产品结构紧凑，提高承载能力，减少装配连接件，金属件常设计成为预埋在复合材料内部结构，此种结构金属件完全被复合材料包裹。然而，由于复合材料成型固化在较高温度下进行，金属件热膨胀系数高于复合材料，固化完成降到室温后金属件形变量大于复合材料，在复合材料与金属件界面存在应力，如果达到极限应力，金属件与复合材料会产生微观间隙或造成金属件变形，影响二次加工精度与制品长期使用尺寸、形位公差的稳定性。
[0003]为解决金属件与复合材料之间的应力问题，通常会在复合材料产品加工过程中在金属件表面铺覆胶膜，但此种方式胶膜作为工艺层，在复材成型过程受压力较大，固化后流失较多，厚度不易控制，解决效果不稳定。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种低应力复合材料预埋金属件产品的制备方法，该方法通过在金属件与复合材料界面间铺设过渡层，过渡层采用胶膜与短切纤维，金属件表面加工凹槽控制过渡层厚度，利用过渡层在复材成型固化后降温过程的塑性形变，消除金属件与复合材料热胀系数不匹配，固化后产生内应力的问题，解决具有预埋金属件的复合材料制品内应力过大产生形变及界面间隙的问题，提高复合材料制件尺寸稳定性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种低应力复合材料预埋金属件产品的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤S1、对金属预埋件进行初加工
[0008]步骤S11、准备金属预埋件，所述金属预埋件包括内部为空心结构的六面体主体，所述六面体主体的六个连接面根据实际需要选择设置接口凸台或减重孔；
[0009]步骤S12、在金属预埋件与复合材料接触的六个连接面上均加工有凹槽，所述凹槽的内部为连通的结构，凹槽在靠近连接面边缘的位置有一圈外挡边，凹槽在靠近连接面上的接口凸台或减重孔的位置有一圈内挡边；
[0010]步骤S2、对金属预埋件进行喷砂处理
[0011]步骤S3、铺覆过渡层
[0012]在金属预埋件的六个连接面的凹槽内铺覆过渡层，所述过渡层从下至上依次为第一胶膜层、短切纤维层、第二胶膜层；铺覆时，先在金属预埋件的凹槽内铺1层第一胶膜层，然后将玻璃纤维剪碎，铺覆在第一胶膜层表面作为短切纤维层，然后再铺1层第二胶膜层；
[0013]步骤S4、铺放预浸料
[0014]金属预埋件与模具一起铺放预浸料；
[0015]步骤S5、合模
[0016]将铺放完成的模具、金属预埋件放入内模平板上，组合外模，放入固化炉中后进行升温，当模具温度达到70℃后，进一步对外模进行加压，预压过程注意控制合模间隙，避免冷合过程金属预埋件受力过大；
[0017]步骤S6、固化
[0018]合模完成后，将模具整体放入固化炉中，固化制度为110℃/2h～130℃/4h，完成产品成型。
[0019]作为本专利技术的优选，步骤S12所加工的凹槽的深度为0.3mm。
[0020]作为本专利技术的优选，步骤S2喷砂处理金属预埋件表面时，选用30目的金刚砂，喷砂压力0.6～0.8Mpa，喷砂后用丙酮清洗干净。
[0021]作为本专利技术的优选，步骤S3所述的第一胶膜层、第二胶膜层的厚度为0.35mm～0.4mm；所述的短切纤维层采用玻璃纤维，玻璃纤维的长度为3～5mm，玻璃纤维均匀铺覆在第一胶膜层上，覆盖面积为50％。
[0022]作为本专利技术的优选，步骤S4的预浸料采用碳纤维增强树脂基复合材料，树脂选用中温固化的氰酸酯树脂；所述金属预埋件材料为钛合金。
[0023]作为本专利技术的进一步优选，所述第一胶膜层、第二胶膜层为LWF牌号胶膜，所述玻璃纤维的牌号为HT469LB
‑
1200R。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025](1)本专利技术通过在金属预埋件上设凹槽，凹槽内设过渡层，利用过渡层在复材成型固化后降温过程的变形，消除金属预埋件与复合材料热胀系数不匹配固化后产生的内应力，解决具有预埋金属件的复合材料制品内应力过大产生形变及界面间隙的问题，提高复合材料制件尺寸稳定性。
[0026](2)本专利技术金属预埋件上的凹槽在靠近连接面边缘的位置有一圈外挡边，在靠近连接面上的接口凸台或减重孔的位置有一圈内挡边，外挡边、内挡边能够有效防止高温固化过程胶膜转变成液态时流失，使胶膜尺寸控制更准确，实现厚度方向足够的塑性变形，以适应金属件的形变。
[0027](3)本专利技术的过渡层在两层胶膜之间设置短切纤维层，随着成型工艺过程的加压、升温、固化，短切纤维会充分被胶膜浸润，最终使过渡层具有高于胶膜的韧性，与低于复材及金属件的模量；同时，短切纤维还可以进一步阻止液态胶膜流失，可以在保证粘接强度的情况下，消除金属件与复材间的大部分应力。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为实施例1制备的低应力复合材料预埋金属件的整体结构示意图；
[0030]图2为实施例1所制备的低应力复合材料预埋金属件的剖面图；
[0031]图3为实施例1采用的预埋金属件第一种角度的结构示意图；
[0032]图4为实施例1采用的预埋金属件第二种角度的结构示意图；
[0033]图5为实施例1采用的预埋金属件第三种角度的结构示意图；
[0034]图6为本专利技术过渡层的剖面图；
[0035]图7为实施例2采用的预埋金属件的结构示意图；
[0036]图8为实施例2所制备的成型产品的示意图；
[0037]图9为对比例1采用的预埋金属件的结构示意图；
[0038]图10为对比例1所制备的成型产品的示意图。
[0039]其中的附图标记为：金属预埋件1、复合材料层2、过渡层3、凹槽4、六面体主体11、接口凸台12、减重孔13、上连接面111、下连接面112、左连接面113、右连接面114、前连接面115、后连接面116、第一胶膜层31、短切纤维层32、第二胶膜层33、外挡边41、内挡边42。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低应力复合材料预埋金属件产品的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1、对金属预埋件进行初加工步骤S11、准备金属预埋件，所述金属预埋件包括内部为空心结构的六面体主体，所述六面体主体的六个连接面根据实际需要选择设置接口凸台或减重孔；步骤S12、在金属预埋件与复合材料接触的六个连接面上均加工有凹槽，所述凹槽的内部为连通的结构，凹槽在靠近连接面边缘的位置有一圈外挡边，凹槽在靠近连接面上的接口凸台或减重孔的位置有一圈内挡边；步骤S2、对金属预埋件进行喷砂处理步骤S3、铺覆过渡层在金属预埋件的六个连接面的凹槽内铺覆过渡层，所述过渡层从下至上依次为第一胶膜层、短切纤维层、第二胶膜层；铺覆时，先在金属预埋件的凹槽内铺1层第一胶膜层，然后将玻璃纤维剪碎，铺覆在第一胶膜层表面作为短切纤维层，然后再铺1层第二胶膜层；步骤S4、铺放预浸料金属预埋件与模具一起铺放预浸料；步骤S5、合模将铺放完成的模具、金属预埋件放入内模平板上，组合外模，放入固化炉中后进行升温，当模具温度达到70℃后，进一步对外模进行加压，预压过程注意控制合模间隙，避免冷合过程金属预埋件受力过大；步骤S6、固化合模完成后，将模具整体放入固化炉中...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹志伟，秦闯，曹延君，王宏禹，孟凡壹，迟贺，乐强，李志超，冯昌青，
申请(专利权)人：长春长光宇航复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：