复合材料球壳结构的成型方法及成型设备技术

本公开提供了一种复合材料球壳结构的成型方法及成型设备。其中，该成型方法包括：在球型模具的成型型面上旋转重叠铺设偶数层的织物预浸料铺层；通过均压板对该偶数层的织物预浸料铺层进行至少一次热预压，以形成目标复合材料层；对与均压板的相邻两个压板分段之间的压板缝隙相对应的该目标复合材料层表面凸起进行预浸料压平；以及对完成预浸料压平的该目标复合材料层执行热压固化。因此，可以有效消除压板接缝的纤维褶皱和凸起，同时解决搭接位置厚度不均匀的问题，从而极大提升复合材料球壳结构的成型质量。壳结构的成型质量。壳结构的成型质量。

【技术实现步骤摘要】
复合材料球壳结构的成型方法及成型设备


[0001]本公开涉及材料成型
，尤其涉及一种复合材料球壳结构的成型方法及成型设备。

技术介绍

[0002]球壳结构是一类典型的工程结构。随着复合材料设计和成型技术日益成熟，复合材料球壳结构的应用也越来越广泛，并且逐步由普通防护性功能构件向结构主承力构件发展，复合材料球壳结构典型特征为大曲率、大厚度、大尺寸。然而，上述典型特点同时为复合材料球壳结构的热压罐工艺带来很大困难。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]为解决现有技术中复合材料球壳结构因典型结构特点导致的在热压罐工艺的成型过程中所存在的技术问题至少之一，本公开提供了一种复合材料球壳结构的成型方法及成型设备。
[0005](二)技术方案
[0006]本公开的一个方面提供了一种复合材料球壳结构的成型方法，其中，包括：在球型模具的成型型面上旋转重叠铺设偶数层的织物预浸料铺层；通过均压板对该偶数层的织物预浸料铺层进行至少一次热预压，以形成目标复合材料层；对与均压板的相邻两个压板分段之间的压板缝隙相对应的该目标复合材料层表面凸起进行预浸料压平；以及对完成预浸料压平的该目标复合材料层执行热压固化。
[0007]根据本公开的实施例，每两层织物预浸料铺层具有相同数量的多个第一预浸料单元，其中，每个第一预浸料单元为扇弧形片状结构，在该在球型模具的成型型面上旋转重叠铺设偶数层的织物预浸料铺层中，包括：将每个第一预浸料单元以扇形角尖位于成型型面的球面顶点、扇形底边位于成型型面的球底沿该成型型面的俯视角度的顺时针方向或逆时针方向进行逐个重叠铺设；其中，位于同一层的相邻两个第一预浸料单元，其中在后铺设的一个第一预浸料单元以重叠方式铺设在在先铺设的另一个第一预浸料单元的一半面积上，直至每次铺设的最后一个第一预浸料单元铺设在第一个铺设的第一预浸料单元的未覆盖的另一半面积上。
[0008]根据本公开的实施例，每两层织物预浸料铺层具有相同数量的多个第二预浸料单元和两个顶部球冠预浸料铺层，其中，每个第二预浸料单元为扇环形片状结构，在该在球型模具的成型型面上旋转重叠铺设偶数层的织物预浸料铺层中，包括：将上述顶部球冠预浸料铺层以该成型型面的俯视角度的圆心为中心进行铺设；将每个第二预浸料单元的扇形顶边沿该顶部球冠预浸料铺层的边沿、且扇形底边位于成型型面的球底并沿该成型型面的俯视角度的顺时针方向或逆时针方向进行逐个重叠铺设；其中，位于同一层的相邻两个第二预浸料单元，其中在后铺设的一个第二预浸料单元以重叠方式铺设在在先铺设的另一个第
二预浸料单元的一半面积上，直至每次铺设的最后一个第二预浸料单元铺设在第一个铺设的第二预浸料单元的未覆盖的另一半面积上。
[0009]根据本公开的实施例，在该通过均压板对该偶数层的织物预浸料铺层进行至少一次热预压，以形成目标复合材料层之前还包括：在该偶数层的织物预浸料铺层表面铺设均压板；对铺设该均压板之后的铺层结构进行真空包覆；其中，该均压板的边缘与该成型型面的水平部分表面之间具有第一间隙。
[0010]根据本公开的实施例，在该通过均压板对该偶数层的织物预浸料铺层进行至少一次热预压，以形成目标复合材料层中包括：将完成真空包覆的该铺层结构放入热压罐或固化炉；在该热压罐或固化炉中对该铺层结构进行抽真空，并升温至40℃～80℃，加外压0MPa～0.5MPa，而后保温0.25h～3h。
[0011]根据本公开的实施例，在该对与均压板的相邻两个压板分段之间的压板缝隙相对应的该目标复合材料层表面凸起进行预浸料压平中，包括：在该保温结束之后且在降温之前，拆除完成热预压操作的铺层结构中的均压板，趁热压平与均压板的相邻两个压板分段之间的压板缝隙相对应的该目标复合材料层表面凸起。
[0012]根据本公开的实施例，在该对完成预浸料压平的该目标复合材料层执行热压固化之前，还包括：在该目标复合材料层的表面铺设固化辅助层；对完成固化辅助层铺设的目标复合材料层进行真空包覆；其中，该固化辅助层中不包括均压板。
[0013]根据本公开的实施例，在该对完成预浸料压平的该目标复合材料层执行热压固化中，包括：将完成该真空包覆的目标复合材料层放入热压罐或固化炉；在该热压罐或固化炉中对该目标复合材料层进行抽真空，并升温、加压使目标复合材料层完成固化。
[0014]本公开的另一方面提供了一种复合材料球壳结构的成型设备，应用于实现上述的成型方法，包括球型模具和均压板，球型模具具有球形结构的成型型面，用于铺设偶数层的织物预浸料铺层；均压板铺设在该偶数层的织物预浸料铺层的外表面上以用于至少一次热预压以形成目标复合材料层。
[0015]根据本公开的实施例，均压板的厚度为0.3mm～3mm，且均压板的边缘与球型模具的成型型面的水平部分表面之间具有第一间隙，第一间隙的宽度大于等于2mm。
[0016](三)有益效果
[0017]本公开提供了一种复合材料球壳结构的成型方法及成型设备。其中，该成型方法包括：在球型模具的成型型面上旋转重叠铺设偶数层的织物预浸料铺层；通过均压板对该偶数层的织物预浸料铺层进行至少一次热预压，以形成目标复合材料层；对与均压板的相邻两个压板分段之间的压板缝隙相对应的该目标复合材料层表面凸起进行预浸料压平；以及对完成预浸料压平的该目标复合材料层执行热压固化。因此，可以有效消除压板接缝的纤维褶皱和凸起，同时解决搭接位置厚度不均匀的问题，从而极大提升复合材料球壳结构的成型质量。
附图说明
[0018]图1示意性示出了根据本公开实施例的复合材料球壳结构的成型方法的流程图；
[0019]图2示意性示出了根据本公开实施例的用于实现如图1所示复合材料球壳结构的成型方法的成型设备的剖面结构组成图；
[0020]图3A示意性示出了根据本公开实施例的在球形成型型面上以第一种旋转重叠铺层方式对多个第一预浸料单元X1
‑
X8进行铺层且分别对应铺设阶段a1
‑
a8的俯视图；
[0021]图3B示意性示出了根据本公开实施例的对应上述图3A所示的第一种旋转重叠铺层方式的在球形成型型面完成至少一次铺设的立体组成图；
[0022]图4A示意性示出了根据本公开实施例的在球形成型型面上以第二种旋转重叠铺层方式对多个第二预浸料单元Y1
‑
Y8和顶部球冠预浸料铺层y1
‑
y2进行铺层且分别对应铺设阶段b1
‑
b10的俯视图；
[0023]图4B示意性示出了根据本公开实施例的对应上述图4A所示的第二种旋转重叠铺层方式的在球形成型型面完成至少一次铺设的立体组成图；
[0024]图5示意性示出了根据本公开实施例的均压板在成型型面上沿环向分段的结构组成立体图；以及
[0025]图6示意性示出了根据本公开实施例的目标复合材料球壳结构的结构立体图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料球壳结构的成型方法，其中，包括：在球型模具的成型型面上旋转重叠铺设偶数层的织物预浸料铺层；通过均压板对所述偶数层的织物预浸料铺层进行至少一次热预压，以形成目标复合材料层；对与均压板的相邻两个压板分段之间的压板缝隙相对应的所述目标复合材料层表面凸起进行预浸料压平；以及对完成预浸料压平的所述目标复合材料层执行热压固化。2.根据权利要求1所述的复合材料球壳结构的成型方法，其中，每两层织物预浸料铺层具有相同数量的多个第一预浸料单元，其中，每个第一预浸料单元为扇弧形片状结构，在所述在球型模具的成型型面上旋转重叠铺设偶数层的织物预浸料铺层中，包括：将每个第一预浸料单元以扇形角尖位于成型型面的球面顶点、扇形底边位于成型型面的球底沿所述成型型面的俯视角度的顺时针方向或逆时针方向进行逐个重叠铺设；其中，位于同一层的相邻两个第一预浸料单元，其中在后铺设的一个第一预浸料单元以重叠方式铺设在在先铺设的另一个第一预浸料单元的一半面积上，直至每次铺设的最后一个第一预浸料单元铺设在第一个铺设的第一预浸料单元的未覆盖的另一半面积上。3.根据权利要求1或2所述的复合材料球壳结构的成型方法，其中，每两层织物预浸料铺层具有相同数量的多个第二预浸料单元和两个顶部球冠预浸料铺层，其中，每个第二预浸料单元为扇环形片状结构，在所述在球型模具的成型型面上旋转重叠铺设偶数层的织物预浸料铺层中，包括：将上述顶部球冠预浸料铺层以所述成型型面的俯视角度的圆心为中心进行铺设；将每个第二预浸料单元的扇形顶边沿所述顶部球冠预浸料铺层的边沿、且扇形底边位于成型型面的球底并沿所述成型型面的俯视角度的顺时针方向或逆时针方向进行逐个重叠铺设；其中，位于同一层的相邻两个第二预浸料单元，其中在后铺设的一个第二预浸料单元以重叠方式铺设在在先铺设的另一个第二预浸料单元的一半面积上，直至每次铺设的最后一个第二预浸料单元铺设在第一个铺设的第二预浸料单元的未覆盖的另一半面积上。4.根据权利要求1所述的复合材料球壳结构的成型方法，其中，在所述通过均压板对所述偶数层的织物预浸料铺层进行至少一次热预压，以形成目标复合材料层之前还包括：在所述偶数层的织物预...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄淇凯，郭鑫，程羽佳，岳沛杰，邓金鑫，
申请(专利权)人：北京羲复新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：