【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料预制体制造，具体涉及一种复合材料的压实成形方法及装置。
技术介绍
1、具有三维结构的纤维增强复合材料具有损伤容限高、层间性能好、结构设计灵活等优点，广泛应用于航空航天、国防军工等尖端领域。随着国防军工、航空航天等领域的发展，对复合材料三维预制体提出了内在致密化的需求。更小的单元体尺寸，更密的几何结构有利于预制体性能的稳定发挥。
2、当复合材料的三维预制体纤维丝堆积密度较大时，相关技术的压实成形工艺中所需的压实力也较大。而较大的压实力在压实时极易造成预制体内纤维损伤，从而导致压实成形后的成品难以满足高性能、大密度成型的需求。为解决相关技术中，压实力较大造成纤维损伤的问题，本申请提出一种对纤维损伤较小的复合材料的压实成形方法及装置。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种复合材料的压实成形方法及装置，以解决纤维丝堆积密度较大时，压实成形过程中所需的压实力较大易造成纤维损伤的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种复合材料的压实成形方法，其中复合材料具有至少两层子复合层。具体的，上述复合材料的压实成形方法包括以下步骤：获得至少两层子复合层；沿第一方向，压实单元对至少两层子复合层施加压实力；沿第一方向，振动单元对至少两层子复合层施加振动；使压实单元沿第一方向远离至少两层子复合层。其中第一方向与至少两层子复合层所在的平面均垂直。
3、有益效果：本方案对复合材料的压实成形方法中，压实单元沿第一方向对复合材料的至少两层子复合层
4、在一种可选的实施方式中，在使压实单元沿第一方向远离至少两层子复合层的步骤之后，还包括重复实施至少一次循环压实步骤，直至复合材料被压实成形。具体的，该循环压实步骤包括：沿第一方向，压实单元对至少两层子复合层施加压实力；沿第一方向，振动单元对至少两层子复合层施加振动；使压实单元沿第一方向远离至少两层子复合层。
5、有益效果：本方案中，通过重复实施循环压实步骤进一步减小复合材料压实成形所需要的压实力，减少复合材料压实成形后的回弹。
6、在一种可选的实施方式中，复合材料具有多层子复合层，复合材料的压实成形方法包括重复实施至少一次以下步骤直至复合材料的层数达到目标值，且复合材料的厚度达到目标值：在至少两层子复合层的上表面再次获得另一至少两层子复合层；沿第一方向，压实单元对多层子复合层施加压实力；沿第一方向，振动单元对多层子复合层施加振动；使压实单元沿第一方向远离多层子复合层；重复实施至少一次循环压实步骤，直至多层子复合层被压实成形。
7、有益效果：根据预设的层数目标值以及厚度目标值，重复实施获得至少两层子复合层，压实及振动的过程，能够制得多种规格复合材料，且压实成形过程中的循环振动能够进一步减少复合材料的回弹，提高复合材料的致密度。
8、在一种可选的实施方式中，在沿第一方向，振动单元对至少两层子复合层施加振动的步骤中，还包括步骤：获取压实单元的压实力信息；当压实力达到阈值时，启动振动单元；振动单元持续振动预设时间后停止振动。
9、有益效果：在压实力达到阈值时再启动振动单元，并使振动单元持续预设时间，能够保证振动效果，提供压实成形的效率，缩短压实成形周期。
10、在一种可选的实施方式中，在获得至少两层子复合层的步骤前，还包括步骤：设置压实力的阈值、复合材料压实参数、实施循环压实步骤的次数以及振动单元的振动参数。
11、有益效果：压实成形的各步骤按照设置的参数有序进行，使得复合材料能够按照预设的目标压实成形，保证复合材料的成品质量。
12、在一种可选的实施方式中，在获得至少两层子复合层的步骤中，包括步骤：在压实平台织造至少两层子复合层。
13、有益效果：采用织造工艺制得子复合层不仅制造成本低且结构的整体性和稳定性较高，提高复合材料的结构性能。
14、在一种可选的实施方式中，在沿第一方向，振动单元对至少两层子复合层施加振动的步骤中，振动单元的振幅小于等于单层子复合层的厚度。
15、有益效果：本方案中，单层子复合层的厚度指压实成形前的厚度，振动单元的振幅小于等于单层子复合层的厚度，目的在于让复合材料纤维束内的纤维丝滑移，从而提高成品的致密度。
16、在一种可选的实施方式中，在使压实单元沿第一方向远离至少两层子复合层的步骤中，压实单元远离至少两层子复合层的距离大于单层子复合层的厚度。
17、有益效果：压实单元远离至少两层子复合层的距离大于单层子复合层的厚度，目的在于让复合材料内的纤维束发生较大的变形，从而降低复合材料的回弹。
18、第二方面，本专利技术还提供了一种复合材料的压实成形装置，该复合材料具有至少两层子复合层，该压实成形装置包括压实单元和振动单元。具体的，压实单元沿第一方向可移动的设置于至少两层子复合层的一侧，用于对至少两层子复合层施加压实力。振动单元与压实单元位于至少两层子复合层的同一侧，用于沿第一方向对至少两层子复合层施加振动。
19、有益效果：本方案中，压实单元能够沿第一方向对复合材料的至少两层子复合层施加压实力，振动单元能够在压实过程中对复合材料施加振动。压实单元和振动单元共同作用于复合材料上，使得复合材料被压实成形所需压实力减小，进而减小了对复合材料内部纤维的损伤，提高了复合材料的成形质量。
20、在一种可选的实施方式中，振动单元为超声振子，或者振动电机，或者电磁振动单元。
21、有益效果：振动单元结构简单，便于布置且易于获得。
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1.一种复合材料的压实成形方法，所述复合材料(1)具有至少两层子复合层(11)，其特征在于，所述复合材料(1)的压实成形方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，在所述使所述压实单元(2)沿所述第一方向远离所述至少两层子复合层(11)的步骤之后，还包括重复实施至少一次循环压实步骤，直至所述复合材料(1)被压实成形；所述循环压实步骤包括：
3.根据权利要求2所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，所述复合材料(1)具有多层所述子复合层(11)，所述复合材料(1)的压实成形方法包括重复实施至少一次以下步骤直至所述复合材料(1)的层数达到目标值，且所述复合材料(1)的厚度达到目标值：
4.根据权利要求3所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，在所述沿所述第一方向，振动单元(3)对所述至少两层子复合层(11)施加振动的步骤中，还包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，在所述获得所述至少两层子复合层(11)的步骤前，还包括步骤：
6.根据权利要求1所述的
7.根据权利要求1至6任一项所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，在所述沿所述第一方向，振动单元(3)对所述至少两层子复合层(11)施加振动的步骤中，所述振动单元(3)的振幅小于等于单层所述子复合层(11)的厚度。
8.根据权利要求1至6任一项所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，在所述使所述压实单元(2)沿所述第一方向远离所述至少两层子复合层(11)的步骤中，所述压实单元(2)远离所述至少两层子复合层(11)的距离大于单层所述子复合层(11)的厚度。
9.一种复合材料的压实成形装置，所述复合材料(1)具有至少两层子复合层(11)，其特征在于，所述压实成形装置包括：
10.根据权利要求9所述的复合材料的压实成形装置，其特征在于，所述振动单元(3)为超声振子，或者振动电机，或者电磁振动单元(3)。
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料的压实成形方法，所述复合材料(1)具有至少两层子复合层(11)，其特征在于，所述复合材料(1)的压实成形方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，在所述使所述压实单元(2)沿所述第一方向远离所述至少两层子复合层(11)的步骤之后，还包括重复实施至少一次循环压实步骤，直至所述复合材料(1)被压实成形；所述循环压实步骤包括：
3.根据权利要求2所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，所述复合材料(1)具有多层所述子复合层(11)，所述复合材料(1)的压实成形方法包括重复实施至少一次以下步骤直至所述复合材料(1)的层数达到目标值，且所述复合材料(1)的厚度达到目标值：
4.根据权利要求3所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，在所述沿所述第一方向，振动单元(3)对所述至少两层子复合层(11)施加振动的步骤中，还包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的复合材料的压实成形方法，其特征在于，在所述获得所述至少两层子复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰，王敏，杜悟迪，全皓月，吴晓川，侯晨光，陈哲，王浩然，
申请(专利权)人：中国机械科学研究总院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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