【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石墨烯薄膜电加热，涉及一种原位加热加压直升机桨叶成型装置及方法。
技术介绍
1、直升机桨叶是直升机旋翼系统中最重要组件之一，翼梁是直升机桨叶制造的基础。直升机桨叶通过翼梁上的机械结构直接连接在旋翼系统桨毂上，承载桨叶的离心载荷，具有一定的扭转、挥舞、摆振刚度。翼梁一般采用金属结构或复合材料结构，金属结构具有各向同性且成型工艺复杂，复合材料结构可以对纤维取向、厚度进行特定的设计优化，从而满足特定方向力学性能要求，而且在相同重量下，复合材料翼梁比金属翼梁具有更高的耐腐蚀性及疲劳性能。现阶段直升机桨叶基本都采用全复合材料共固化而成，将玻璃预浸料翼梁、泡沫芯、碳纤维织物预浸料铺贴在成型工装下模的型腔内，进行定位整理，然后由工装上模将桨叶整体压实，采用热压设备加热、加压固化。
2、桨叶的另一种制造方法为共胶接成型工艺。首先桨叶中空翼梁等主要承力复合材料件预先固化成型，然后，在成型模内通过将已固化零件按设计位置摆放，零件间铺贴有胶膜等胶黏剂连接材料，通过胶黏剂在加热设备内固化粘接，将所有零件连接在一起，完成桨叶胶接固化工作。
3、综上所述，无论哪种直升机复合材料桨叶的成型方法，都需要将成型模具放置在热压罐等大型加热设备内成型。作为复合材料制件主要生产设备的热压罐，是一个具有整体加热系统的大型压力容器。典型热压罐成型系统是由罐体、冷却系统、真空系统、压力系统、加热系统、密封系统和控制系统构成。热压罐成型工艺的工作原理是利用罐内的高温压缩气体产生的压力对复合材料坯料进行加热加压以完成固化成型。热压罐成形技术
4、石墨烯是一种只有单碳原子层(0.335nm)厚度构成的新型材料，是世界上最薄的二维材料，同时由于它拥有稳定的超高的机械性能，超强的导电、导热性能以及超大的比表面积等优点，单层石墨烯的电子迁移率为200,000cm2v-1s-1，杨氏模量和拉伸强度分别高达1tpa和130gpa，且比表面积高达2600m2g-1，纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300w/m·k，是目前为止导热系数最高的碳材料，但密度仅为2.2gcm-3。它在材料学、微纳加工、航空和航天等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
5、硅橡胶是一种常用的高分子材料，具有化学性质稳定、机械强度高等特性。硅橡胶作为复合材料成型用的辅助材料具有良好的工艺性，它同时具备可塑性强、耐热性能好、可重复使用等优势，利用硅橡胶加压过程稳定，易于操作，能够提高零件的成型质量。国内外针对硅橡胶加压工艺的设计及压力控制开展了一系列研究。硅橡胶作为传统的热压罐及模压成型重要的辅助加压材料被大量使用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的：本专利技术提出一种原位加热加压直升机桨叶成型装置及方法，根据石墨烯良好的导电与导热性能的特点，采用石墨烯发热膜作为电热基础元件，将其紧贴在待加热的构件上，然后将硅橡胶气囊紧贴在石墨烯薄膜上提供压力，旨在开发一种低成本、原位加热、加压，工艺简便的非热压罐桨叶成型工艺方法。
2、本专利技术的技术方案：为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提出一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，用于中空翼梁桨叶成型；包括原位电加热薄膜、硅橡胶加压气囊、上成型模、下成型模；
3、所述原位电加热薄膜设置于所述硅橡胶加压气囊表面形成原位加热加压组件，待成型或待修补中空翼梁桨叶所述上成型模、下成型模之间；所述原位加热加压组件设置于待成型或待修补中空翼梁桨叶外表面，或设置于中空翼梁桨叶内表面。
4、在一个可能的实施例中，所述原位电加热薄膜与所述硅橡胶加压气囊采用物理连接相互贴合。
5、在一个可能的实施例中，所述原位电加热薄膜镶嵌在所述硅橡胶加压气囊内表面，与硅橡胶加压气囊形成一体加热、加压的原位加热加压组件。
6、在一个可能的实施例中，所述原位电加热薄膜采用石墨烯电加热薄膜。
7、在一个可能的实施例中，所述石墨烯电加热薄膜的外部绝缘材料采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)塑料或尼龙或热塑性聚氨酯(tpu)或聚酰亚胺或硅橡胶等耐高温绝缘材料。
8、在一个可能的实施例中，所述石墨烯电加热薄膜的温度均匀性为±5℃。
9、根据本专利技术的第二方面，提出一种原位加热加压直升机桨叶成型方法，采用上述一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，包括如下步骤：
10、步骤1：将固化成型后的中空翼梁桨叶前缘打磨、清理干净，将胶膜或液体胶均匀地涂在桨叶前缘，然后将包铁安装在桨叶前缘；
11、步骤2：在所述上成型模、所述下成型模中将原位加热加压组件紧贴包铁外侧；
12、步骤3：将硅胶气囊充气至压强为0.1mpa，原位加热加压组件的原位电加热膜通电加热；加热完成后，切断原位电加热膜的电源，待温度下降，将硅橡胶气囊内气体放出，打开所述上成型模、所述下成型模，将包铁胶接成型好的桨叶取出。
13、根据本专利技术的第三方面，提出一种原位加热加压直升机桨叶成型方法，采用上述一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，包括如下步骤：
14、步骤1：将待成型中空翼梁桨叶置于所述上成型模、与所述下成型模之间；
15、步骤2：将原位加热加压组件紧贴设置于中空翼梁桨叶内表面，从内向外依次为硅橡胶加压气囊、原位电加热膜；
16、步骤3：将硅胶气囊充气至压强为20mpa，原位加热加压组件的原位电加热膜通电加热；加热完成后，切断石墨烯电加热薄膜的电源，待温度下降，将硅橡胶气囊内气体放出，将成型好的中空翼梁取出。
17、根据本专利技术的第四方面，提出一种原位加热加压直升机桨叶修补方法，采用上述一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，包括如下步骤：
18、步骤1：将待修补中空翼梁桨叶的损伤部分进行清理，清理后进行复合材料铺层，铺隔离膜；
19、步骤2：在所述上成型模、所述下成型模中将原位加热加压组件紧贴桨叶前缘损伤部位外侧；
20、步骤3：将硅胶气囊充气至压强为5mpa，石墨烯电加热膜通电加热；加热完成后，切断石墨烯电加热薄膜的电源，待温度下降，将硅橡胶气囊内气体放出，将修理成型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，用于中空翼梁桨叶成型；包括原位电加热薄膜、硅橡胶加压气囊、上成型模、下成型模；
2.根据权利要求1所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，所述原位电加热薄膜与所述硅橡胶加压气囊采用物理连接相互贴合。
3.根据权利要求1所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，所述原位电加热薄膜镶嵌在所述硅橡胶加压气囊内表面，与硅橡胶加压气囊形成一体加热、加压的原位加热加压组件。
4.根据权利要求1所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，所述原位电加热薄膜采用石墨烯电加热薄膜。
5.根据权利要求4所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，所述石墨烯电加热薄膜的外部绝缘材料耐高温绝缘材料。
6.根据权利要求5所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，耐高温绝缘材料采用聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料或尼龙或热塑性聚氨酯或聚酰亚胺或硅橡胶。
7.根据权利要求4或5任意一项所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，
8.一种原位加热加压直升机桨叶成型方法，其特征在于，采用权利要求1-7任意一项所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，包括如下步骤：
9.一种原位加热加压直升机桨叶成型方法，采用权利要求1-7任意一项所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，包括如下步骤：
10.一种原位加热加压直升机桨叶修补方法，采用权利要求1-7任意一项所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，用于中空翼梁桨叶成型；包括原位电加热薄膜、硅橡胶加压气囊、上成型模、下成型模；
2.根据权利要求1所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，所述原位电加热薄膜与所述硅橡胶加压气囊采用物理连接相互贴合。
3.根据权利要求1所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，所述原位电加热薄膜镶嵌在所述硅橡胶加压气囊内表面，与硅橡胶加压气囊形成一体加热、加压的原位加热加压组件。
4.根据权利要求1所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，所述原位电加热薄膜采用石墨烯电加热薄膜。
5.根据权利要求4所述的一种原位加热加压直升机桨叶成型装置，其特征在于，所述石墨烯电加热薄膜的外部绝缘材料耐高温绝缘材料。
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【专利技术属性】
技术研发人员：时振东，云庆文，郝钢凝，王振林，刘启迪，赵学莹，李嘉晨，
申请(专利权)人：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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