一种具有狭小型腔的复合材料构件的成型方法技术

本发明专利技术公开一种具有狭小型腔的复合材料构件的成型方法，属于复合材料产品生产领域。本发明专利技术采用真空袋作为支撑，充当芯模，在内、外蒙皮和填充材料之间加工出狭小型腔空间，降低了芯模的制造难度，同时避免在脱模过程中造成芯模断裂，同时使得型腔设计可以实现更小尺寸以及异形形状。本发明专利技术将管状真空袋与大气相连，保证内外压力相同，保证型腔不会被压塌。脱模时，将管状真空袋一端用密封条密封，另一端插入真空泵将管状真空袋进行抽真空，管状真空袋将脱离型腔内壁，脱模过程中接触面摩擦力更小，与现有技术相比脱模更为方便。与现有技术相比脱模更为方便。与现有技术相比脱模更为方便。

【技术实现步骤摘要】
一种具有狭小型腔的复合材料构件的成型方法


[0001]本专利技术属于复合材料产品生产领域，尤其是涉及具有狭小型腔的复合材料构件的成型方法。

技术介绍

[0002]近年来，高超音速飞行器是航空航天发展的热点，随着飞行马赫数的提高气动载荷也越来越大，所以，设计高超音速飞行器的关键问题是解决飞行器的热防护问题。目前高超音速飞行器所使用的发动机为冲压式发动机，它所使用的冷却方式为再生冷却，再生冷却是将飞行器本身所使用的燃料作为冷却介质，液体离开高温部件时被冷却，在高温状态下进入发动机，实现能量的再生。
[0003]复合材料具有质量轻，比强度、比刚度大，耐腐蚀等优点，逐渐应用到高超音速飞行器蒙皮的设计中，对于复合材料蒙皮来说，冷却通道的长径比较大，在成型过程中，芯模不易脱出，并且狭小型腔成型也是面临的技术问题，原有成型方式主要存在以下缺点：采用芯模成形型腔，由于型腔的长度尺寸过长，芯模与型腔内壁的接触面积较大，使抽取时的摩擦力较大，并且型腔尺寸厚度很小，芯模极易发生断裂，导致冷却通道的堵塞。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提出一种成型方法，对具有狭小型腔的复合材料构件进行成型，利用真空袋充当芯模，在复合材料型腔成型后便于将芯模取出。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种具有狭小型腔的复合材料构件的成型方法，包括以下步骤：
[0007]1)在预制的复合材料构件骨架上由内向外依次设有内蒙皮和外蒙皮，在内蒙皮和外蒙皮之间铺设有多个管状真空袋，每两个真空袋之间设置有填充材料，且真空袋的管状端部开口与外界连通；
[0008]2)在外蒙皮外侧和内蒙皮内侧罩设真空外膜；
[0009]3)将真空外膜的边缘与管状的真空袋侧壁密封连接，使得真空袋与真空外膜之间形成密闭的空腔，所述内蒙皮和外蒙皮置于空腔内部；
[0010]4)将步骤3)制成的整个结构放置于热压罐内加工固化，通过热压罐将内蒙皮、外蒙皮和填充材料加工成一整体；
[0011]5)对真空袋抽真空，使得真空袋与内蒙皮和外蒙皮分离；
[0012]6)将真空袋和真空外膜从内蒙皮和外蒙皮上剥离，得到具有狭小型腔的复合材料构件。
[0013]进一步地，所述真空袋外侧包裹有碳布。
[0014]进一步地，所述外蒙皮与真空外膜之间铺设有均压垫。
[0015]进一步地，所述均压垫上由内向外铺设有隔离膜和透气毡。
[0016]进一步地，所述真空袋的周长大于或等于所述狭小型腔的周长。
[0017]进一步地，所述真空袋的材质为大于130℃的耐高温材质。
[0018]进一步地，所述真空袋的端部超出内蒙皮、外蒙皮覆盖的部分，且超出长度大于300mm。
[0019]进一步地，所述填充材料为单向碳纤维包裹1.5圈碳布。
[0020]进一步地，所述真空袋为两端开口的管状真空袋，在抽真空时，将真空袋的一端开口封闭，另一端开口连接真空泵，通过真空泵对真空袋内部抽真空。
[0021]进一步地，所述真空袋收缩后的体积小于复合材料构件的型腔体积。
[0022]相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
[0023]1)本专利技术采用真空袋作为支撑，充当芯模，在内、外蒙皮和填充材料之间加工出狭小型腔空间，降低了芯模的制造难度，同时避免在脱模过程中造成芯模断裂，同时使得型腔设计可以实现更小尺寸以及异形形状。
[0024]2)本专利技术将管状真空袋与大气相连，保证内外压力相同，保证型腔不会被压塌。脱模时，将管状真空袋一端用密封条密封，另一端插入真空泵将管状真空袋进行抽真空，管状真空袋将脱离型腔内壁，脱模过程中接触面摩擦力更小，与现有技术相比脱模更为方便。
附图说明
[0025]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0026]图1为本专利技术实施例的构件成型过程中内蒙皮、外蒙皮和真空袋的配合结构示意图；
[0027]图中：1
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外蒙皮；2
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内蒙皮；3
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真空袋。
[0028]图2A
‑
2C为真空袋在构件内可选的折叠方式示意图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0030]本实施例利用本专利技术提供的成型方法，成型一种具有狭小型腔的复合材料构件，如图1所述出，具备成型步骤说明如下。
[0031]S1：在预制的构件骨架上由内向外依次设有内蒙皮2和外蒙皮1，在内蒙皮2和外蒙皮1之间铺设有多个管状真空袋3，每两个真空袋3之间置有填充材料。
[0032]作为一种优选的实施方式，真空袋3为两端均不封口的管状真空袋，其在构件内的折叠形状可以有很多种，如图2A
‑
2C所示，本专利技术不做具体限制。
[0033]作为一种优选的实施方式，填充材料可以为单向碳纤维包裹1.5圈碳布。
[0034]作为一种优选的实施方式，在内蒙皮2、外蒙皮1和真空袋3铺设过程中，可以通过投影仪按照预设方案，各个组成部分的预设位置投影在骨架或预制的骨架等处，以便于操作人员按照预订位置放置材料。
[0035]作为一种优选的实施方式，所述真空袋3的两端开口处均置于内蒙皮2和外蒙皮1所覆盖范围的外部，且真空袋3超出内蒙皮2和外蒙皮1所覆盖范围的长度大于300mm，以便
于后期脱模操作。
[0036]作为一种优选的实施方式，在管状的真空袋3外侧包裹有碳布，且在本实施例中，碳布的周长为1.5倍的真空袋3周长，使得碳布在包裹真空袋3之后可以在端部形成交叠部分；
[0037]S2：在外蒙皮1外侧和内蒙皮2内侧罩设真空外膜。
[0038]作为一种优选的实施方式，在外蒙皮1和真空外膜之间，由外蒙皮1向真空外膜方向依次铺设有均压垫、隔离膜和透气毡，以便于在加工完成后将真空外膜与外蒙皮1分离，同时在对真空外膜施加压力时，通过均压垫使得压力均匀分布于外蒙皮1上，从而提高成型质量。
[0039]S3：将真空外膜的边缘与管状的真空袋3侧壁密封连接，作为一种优选的实施方式，将管状真空袋3边缘与外侧真空袋3边缘用胶条密封，使得管状的真空袋3与真空外膜之间形成密闭的空腔，所述内蒙皮2和外蒙皮1至于空腔内部，此时真空袋3的开口与外界连通。
[0040]S4：将空腔和骨架整体放置于热压罐内加工固化，使得热压罐按照预设的温度和压力对空腔施加压力，通过热压罐将内蒙皮2、外蒙皮1和填充材料加工成一整体。在热压加工过程中，由于真空袋3的开口与外界连通，在外界气压提升后，真空袋3膨胀，使得碳布膨胀，在预设温度下，碳布固化，形成内部型腔的支撑结构，外蒙皮1、内蒙皮2和填充材料在预设温度和压力下结合成为一整体。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有狭小型腔的复合材料构件的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在预制的复合材料构件骨架上由内向外依次设有内蒙皮和外蒙皮，在内蒙皮和外蒙皮之间铺设有多个管状真空袋，每两个真空袋之间设置有填充材料，且真空袋的管状端部开口与外界连通；2)在外蒙皮外侧和内蒙皮内侧罩设真空外膜；3)将真空外膜的边缘与管状的真空袋侧壁密封连接，使得真空袋与真空外膜之间形成密闭的空腔，所述内蒙皮和外蒙皮置于空腔内部；4)将步骤3)制成的整个结构放置于热压罐内加工固化，通过热压罐将内蒙皮、外蒙皮和填充材料加工成一整体；5)对真空袋抽真空，使得真空袋与内蒙皮和外蒙皮分离；6)将真空袋和真空外膜从内蒙皮和外蒙皮上剥离，得到具有狭小型腔的复合材料构件。2.如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述真空袋外侧包裹有碳布。3.如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述外蒙皮与真...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩，王璐，邵明旺，唐中华，庞天亮，许彦清，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：