一种基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体缠绕成形方法技术

本发明专利技术涉及复合材料壳体制造领域，具体涉及一种基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体缠绕成形方法。本发明专利技术的步骤为：设计缠绕轨迹和芯模结构，装配芯模框架，安装型面板，形成缠绕芯模。芯模上机缠绕，缠绕完成后带芯模加热加压固化，置入溶液中溶解可溶解连接件，清除框架结构件。最后将复合材料壳体从溶液中取出并烘干，完成复合材料壳体的制造。完成复合材料壳体的制造。完成复合材料壳体的制造。

【技术实现步骤摘要】
一种基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体缠绕成形方法


[0001]本专利技术涉及复合材料壳体制造领域，具体涉及一种基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体缠绕成形方法。

技术介绍

[0002]由于复合材料具有比强度高、比模量大、可设计性强、功能丰富的特点，20世纪60年代以来得到了广泛应用。随着大型装备的研制及其对轻量化要求的提高，对大型复合材料构件的需求日益提高。复合材料壳体作为承载内压载荷、轴向载荷等复杂载荷的关键零部件，其制造技术受到广泛关注。
[0003]在大型复合材料壳体制造时，由于芯模重量大，局部挠度变形大成形质量不稳定。以及难以脱模、拆卸困难、制造周期长，配套设备多等问题直接影响着制造质量和制造成本，因此缺乏一种适用于大型复合材料壳体构件制造的基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体成形方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要提供一种基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体缠绕成形方法，该方法主要解决，大型复合材料壳体，芯模重量大所导致的变形问题以及脱模困难所导致的制造周期长制造成本高的问题。
[0005](1)根据壳体结构和性能要求，设计缠绕轨迹及其轻质可溶性芯模结构；
[0006](2)在芯轴上装配封头支撑结构、身段支撑结构，组成芯模框架结构，结构内的连接件使用可溶性连接件；
[0007](3)在芯模框架结构上安装型面板，形成缠绕用芯模；
[0008](4)将预浸渍纤维材料按照对应轨迹缠绕在芯模上；
[0009](5)将缠绕好的壳体和芯模一起加热加压，使预浸料固化成形为复合材料壳体；
[0010](6)将复合材料壳体和芯模一起放入溶液中，将芯模中的可溶性连接件去除，并将芯模相关结构件和型面板取出；
[0011](7)将复合材料壳体取出并烘干，实现复合材料壳体构件的成形制造。
[0012]为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提出了一种基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体缠绕成形方法，具体步骤如下：
[0013]进一步地，封头支撑结构、身段支撑结构由轻质复合材料制成的梁、柱、筋等零部件组成。
[0014]进一步地，可溶性连接件可以是金属件也可以是非金属件。
[0015]进一步地，型面板可以是复合材料薄板、金属夹芯板、树脂薄板等轻质材料。
[0016]进一步地，溶液是与可溶性连接件相匹配的液体，包括但不限于热水、氯化钾溶液、有机溶剂等液体材料。
[0017]进一步地，液体材料可以进行加热、超声空化等处理，来加速溶解连接件。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1)通过使用框架结构和轻量化结构件和型面件有效减小了芯模重量，减少了变形
[0020]2)通过使用可溶性连接件，加快了模具拆卸速度，可以缩短大型复合材料壳体制造周期，降低制造成本
附图说明
[0021]图1为本专利技术基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体成形方法流程图
[0022]图2为本专利技术轻质可溶性芯模结构示意图
[0023]图3为本专利技术轻质可溶性芯模局部结构示意图
具体实施方式
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下结合附图对本专利技术进行详细的说明。
[0025]根据本专利技术的典型实施例，如图2所示。根据壳体几何结合和性能参数，选用T700碳纤维预浸料按照测地线轨迹缠绕，设计芯模结构如图2所示。根据挠度变形情况和最小孔尺寸，设计支撑结构件，材料选用为碳纤维复合材料。型面板使用碳纤维复合材料，连接件使用可溶性镁合金。。
[0026]制造过程中，先在芯轴(21)上装配封头支撑件(22)、身段周向筋(23)、身段周向梁(24)、身段径向柱(25)，形成芯模框架。然后在芯模框架上布置型面板(26)。在缠绕设备上进行纤维测地线轨迹缠绕，缠绕至设计厚度后，将芯模与壳体一起放入热压罐中，在150摄氏度，0.7MPa条件下保持6小时，使预浸料固化。固化完成并冷却后，将芯模和壳体取出，置入60摄氏度热水中，将可溶性镁合金连接件(31)(32)溶解，使各支撑结构件分离。完成后将芯模框架结构件取出，烘干壳体后完成复合材料壳体的制造。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体缠绕成形方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据壳体结构和性能要求，设计缠绕轨迹及其轻质可溶性芯模结构；(2)在芯轴上装配封头支撑结构、身段支撑结构，组成芯模框架结构，结构内的连接件使用可溶性连接件；(3)在芯模框架结构上安装型面板，形成缠绕用芯模；(4)将预浸渍纤维材料按照对应轨迹缠绕在芯模上；(5)将缠绕好的壳体和芯模一起加热加压，使预浸料固化成形为复合材料壳体；(6)将复合材料壳体和芯模一起放入溶液中，将芯模中的可溶性连接件去除，并将芯模相关结构件和型面板取出；(7)将复合材料壳体取出并烘干，实现复合材料壳体构件的成形制造。2.根据权利要求1所述的基于轻质可溶性芯模的复合材料壳体缠绕成形方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰，杜悟迪，吴晓川，李志坤，李浩然，
申请(专利权)人：北京机科国创轻量化科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：