带褶皱-孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置制造方法及图纸

本公开涉及一种带褶皱

【技术实现步骤摘要】
带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置


[0001]本公开涉及复合材料结构成型工艺领域，尤其涉及一种带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置。

技术介绍

[0002]复合材料在生产、加工和应用中有两种问题对材料的性能衰减有关键性的影响，包括生产制造中产生的缺陷和加工使用过程中造成的损伤。其中，孔隙和褶皱是复合材料常见缺陷中对压缩强度和疲劳寿命影响最大的缺陷之一。
[0003]褶皱产生的原因多种多样，比如纤维、基体和模具材料的热膨胀系数不匹配，固化温度和压力控制不合理，铺层轮廓和位置精度误差，材料的铺层顺序不合理等等都会造成铺层复合材料中的褶皱；孔隙产生的原因通常是由于树脂吸湿或者压力不到位导致的。
[0004]实际工程中常因褶皱的产生使铺层弯曲面上的固化压力不足产生伴随的孔隙率缺陷。为研究褶皱和孔隙缺陷对复合材料制件的性能影响关系，尤其是当两类缺陷耦合存在的时候其对性能影响的关联关系，需要同时可控的制造出不同含量等级的两类缺陷。

技术实现思路

[0005]本公开的实施例提供了一种带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造方法及装置，能够同时可控地在试验件中制造出褶皱和孔隙耦合缺陷。
[0006]根据本公开的第一方面，提供了一种带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，包括：
[0007]在阳模具上设有凸起部的第一表面上铺贴第一预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阳模热压实铺层；
>[0008]在阴模具上设有凹入部的第二表面上铺贴第二预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阴模热压实铺层；其中，在阳模具和阴模具在以第一表面和第二表面相对叠置时，凸起部和凹入部被配置为相互配合且接触面与预设褶皱的位置和参数一致；
[0009]将阳模热压实铺层和阴模热压实铺层沿厚度方向叠置，阳模热压实铺层的凹入面与阴模热压实铺层的凸起面对齐，并通过各自的贴膜面连接进行封装；
[0010]将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件，进行固化；和
[0011]固化后将试验件脱模，得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件。
[0012]在一些实施例中，预设褶皱位置和参数包括：预设褶皱在试验件中所处的铺层、在铺层中的设置位置和褶皱角度中的至少一个。
[0013]在一些实施例中，阳模具的第一表面上沿第一方向间隔设置多个凸起部，每个凸起部沿第二方向延伸；阴模具的第二表面上沿第一方向间隔设置多个凹入部，每个凹入部沿第二方向延伸，以在试验件的铺层中形成沿第一方向间隔设置的多个褶皱，且每个褶皱
沿第二方向延伸。
[0014]在一些实施例中，制造方法还包括：
[0015]根据预设褶皱的位置和参数，制作出阳模具和阴模具。
[0016]在一些实施例中，在阳模具上铺贴第一预设层数的预浸料或者在阴模具上铺贴第二预设层数的预浸料，并进行热压实的步骤包括：
[0017]在阳模具的第一表面或阴模具的第二表面上铺贴部分层数的预浸料；
[0018]将部分层数的预浸料与模具一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以进行热压实；
[0019]从加热罐中取出并冷却后，在压实后的预浸料上再铺贴剩余层数的预浸料；
[0020]将剩余层数的预浸料与模具一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以再次进行热压实。
[0021]在一些实施例中，将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件进行固化的步骤包括：
[0022]将封装后的试验件抽吸至第二预设真空压力；
[0023]使加热罐内加压至第一预设压力，并在加压过程中使真空袋内的真空度减小，当加热罐内的压力达到第二预设压力时，真空袋内的真空度达到第三预设真空压力；第二预设压力大于第一预设压力，第三预设真空压力的绝对值小于第二预设真空压力的绝对值；
[0024]使加热罐以预设升温速率升温至第二预设加热温度；
[0025]在第一预设压力、第三预设真空压力、第二预设加热温度下保温第二预设加热时间；
[0026]保温完毕后以预设降温速度降温，并在试验件到达预设温度以下时逐渐释放热压罐内的压力。
[0027]在一些实施例中，在预设区间孔隙率小于1％时，第二预设真空压力为
‑
1.0bar，第三预设真空压力为
‑
0.2bar，第一预设压力为7bar，第二预设压力为1bar，预设升温速率为1
‑
2℃/min，第二预设加热温度为180℃
±
5℃，第二预设加热时间为(120
±
5)min，预设降温速率为2
‑
5℃/min，预设温度为60℃；或者
[0028]在预设区间孔隙率处于1％～3％之间的范围时，第二预设真空压力为
‑
0.6bar，第三预设真空压力为
‑
0.2bar，第一预设压力为2bar，第二预设压力为1bar，预设升温速率为1
‑
2℃/min，第二预设加热温度为180℃
±
5℃，第二预设加热时间为(120
±
5)min，预设降温速率为2
‑
5℃/min，预设温度为60℃。
[0029]在一些实施例中，在得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件之后，制造方法还包括：
[0030]将试验件按不同的性能测试标准加工成相应的测试件尺寸；
[0031]对加工后的试验件进行性能测试研究。
[0032]根据本公开的第二方面，提供了一种带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造装置，包括：
[0033]阳模具，其第一表面上设有凸起部，第一表面被配置为铺贴第一预设层数的预浸料，并通过热压实使各层预浸料脱模形成阳模热压实铺层；
[0034]阴模具，其第二表面上设有凹入部，第二表面被配置为铺贴第二预设层数的预浸
料，并通过热压实使各层预浸料脱模形成阴模热压实铺层；和
[0035]热压罐，被配置为对阳模热压实铺层和阴模热压实铺层沿厚度方向叠置，且封装后带有褶皱的试验件进行固化，以在脱膜后得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件；
[0036]其中，在阳模具和阴模具在以第一表面和第二表面相对叠置时，凸起部和凹入部被配置为相互配合且接触面与预设褶皱的位置和参数一致；且阳模热压实铺层的凹入面与阴模热压实铺层的凸起面被配置为在叠置封装时对齐。
[0037]在一些实施例中，阳模具的第一表面上沿第一方向间隔设置多个凸起部，每个凸起部沿第二方向延伸；阴模具的第二表面上沿第一方向将设置多个凹入部，每个凹入部沿第二方向延伸，以在试验件的铺层中形成沿第一方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，包括：在阳模具上设有凸起部的第一表面上铺贴第一预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阳模热压实铺层；在阴模具上设有凹入部的第二表面上铺贴第二预设层数的预浸料，进行热压实后使各层预浸料脱模形成阴模热压实铺层；其中，在所述阳模具和阴模具在以所述第一表面和第二表面相对叠置时，所述凸起部和凹入部被配置为相互配合且接触面与预设褶皱的位置和参数一致；将所述阳模热压实铺层和所述阴模热压实铺层沿厚度方向叠置，所述阳模热压实铺层的凹入面与所述阴模热压实铺层的凸起面对齐，并通过各自的贴膜面连接进行封装；将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件，进行固化；和固化后将试验件脱模，得到具有预设褶皱位置和参数以及预设孔隙率的试验件。2.根据权利要求1所述的带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，预设褶皱位置和参数包括：预设褶皱在试验件中所处的铺层、在铺层中的设置位置和褶皱角度中的至少一个。3.根据权利要求1所述的带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，所述阳模具的第一表面上沿第一方向间隔设置多个所述凸起部，每个所述凸起部沿第二方向延伸；所述阴模具的第二表面上沿第一方向间隔设置多个所述凹入部，每个所述凹入部沿第二方向延伸，以在试验件的铺层中形成沿第一方向间隔设置的多个褶皱，且每个褶皱沿第二方向延伸。4.根据权利要求1所述的带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，还包括：根据所述预设褶皱的位置和参数，制作出所述阳模具和所述阴模具。5.根据权利要求1所述的带褶皱
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孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，在阳模具上铺贴第一预设层数的预浸料或者在阴模具上铺贴第二预设层数的预浸料，并进行热压实的步骤包括：在所述阳模具的第一表面或所述阴模具的第二表面上铺贴部分层数的预浸料；将所述部分层数的预浸料与模具一起放到热压罐中，在第一预设真空压力下以第一预设加热温度保持第一预设加热时间，以进行热压实；从所述加热罐中取出并冷却后，在压实后的预浸料上再铺贴剩余层数的预浸料；将所述剩余层数的预浸料与模具一起放到热压罐中，在所述第一预设真空压力下以所述第一预设加热温度保持所述第一预设加热时间，以再次进行热压实。6.根据权利要求1所述的带褶皱
‑
孔隙耦合缺陷试验件的制造方法，其特征在于，将封装好的带有褶皱的试验件放入热压罐中，施加预设区间孔隙率对应的固化工艺条件进行固化的步骤包括：将封装后的试验件抽吸至第二预设真空压力；使加热罐内加压至第一预设压力，并在加压过程中使真空袋内的真空度减小，当加热罐内的压力达到第二预设压力时，真空袋内的真空度达到第三预设真空压力；第二预设压力大于第一预设压力，第三预设真空压力的绝对值小于第二预设真空压力的绝对值；
使所述加热罐以预设升温速率升温至第二预设加热温度；在所述第一预设压力、所述第三预设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷，李向前，罗莉，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：