【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料结构件，特别是涉及到用泡沫夹芯预成型体的制备工艺。
技术介绍
1、复合材料由纤维增强复合材料+泡沫+纤维增强复合材料构成，纤维增强复合材料可以为纤维布真空灌充树脂固化制得，也可以为预浸料热压成型固化制得。
2、复合材料层间z向为其薄弱点，现有的增强方案主要有连续纤维缝合三维编织方案；该种z向增强方案目前为国内行业内主要研究增强方案，国内外科研究院所和高校都有相关研究；通过采用连续纤维对纤维布或夹芯材料体缝合编织，连成一体，增强其z向强度。
3、该方案是常规思路中最容易想到的z向增强方案，但其研究进展受限很大，效果并不理想，主要原因：
4、1）缝合可以采取人工缝合与设备缝合两种，其难度、局限性、衍生的问题都较大。
5、人工缝合：效率低，且人为缝合角度、力度、深度等参数一致性差，同时制品大到一定尺寸时，翻转困难，特别是夹芯制件，人工缝合几乎不可能实现，该类增强方案仅适用于样板、小制品、或产品靠边的局部区域实施等。
6、 机械缝合：机械缝合可以解决人工缝合效率低和不稳定性问题，但是对于异形产品，需要根据尺寸、线型等规格，量身定制配套的缝合设备，即每一个不同形状态的产品需定制一台对应的缝合设备才能比较好的进行缝合，而且缝合设备还需要调试、校正等，极大限制了其应用。
7、 2）会引起缺陷
8、由于是连续纤维缝合，其不仅在z向有纤维植入增强，其在翻转穿插时，必然会在布层x、y方向转向，进而影响纤维织物在x、y方向的状态，会导致该方向纤维
9、 2．三维编织，即将纤维织物三维编织；但成本过于高昂，每型件也需单独设计，试编校正，通用性差，应用极少。
10、通过将纤维布直接按形状态编织成三维立体编织布，该类织物由于编织成整体，其在x、y、z向均有较高强度。
11、 但其应用受限也比较大，主要有如下几点：
12、1）编织效率低、编织成本非常昂贵
13、三维编织成本昂贵，特虽是异形编织，需设计编织程序，专门设备编织，效率也普遍不高，通常异形复杂强织物编织设备难以通用，甚至可能需多次编织后迭代优化等，其成本非常高昂，极大的限制了其应用。
14、 2）编织设备难以通用
15、通常异形织物编织设备难以通用，需要量身定制编织设备，高昂的设备投入及对应人员、维护等，极大的阻碍了其推广应用。
16、 3）三维织物性能变化
17、三维织物z向性能增强很大，但纤维大量转折，其在x和y向性能较大幅度受影响。
18、 4）应用工艺受限制
19、一方面其编织体单层较厚，不适于制成预浸料，热压罐和ooa工艺不适宜；另一方面，其编织为加厚型纤维层，不适于拼接，故需编织成一体，形状复杂的异形件制品特别难编织，应用极大受限。
20、复合材料结构体其主要存在问题：
21、1）层状结构，层间力相对面内强度比较低；
22、2）夹芯结构中设计为尽可能减重，泡沫密度低，强度相比增强复合材料低很多，其整体压缩强度偏低。
23、中国专利授权公告号cn113246585b，专利技术名称为制作泡沫夹芯预成型体的打孔针、穿纱针、系统及方法；该专利技术提供的一种泡沫夹芯预成型体，其包括第一蒙布层、泡沫芯材、第二蒙布层和纱线，所述泡沫芯材位于所述第一蒙布层和第二蒙布层之间，形成夹芯结构，所述纱线穿过所述夹芯结构，并将所述第一蒙布层、泡沫芯材、第二蒙布层连接起来。它在一定程度上获得具有不同纤维柱含量的泡沫夹芯预成型体。
24、采用其专利技术开发设计和制造一种专门用于泡沫夹芯预成型体的打孔设备，及打孔针、穿纱针等辅助系统，采用一系列打孔、穿纱工艺，能在夹芯预制体中按设定的规格将纤维纱穿入，树脂导入成型固化，即能在预制体中形成z向纤维增强物进行z向加强。
25、其也存在如下问题：1）预插入纤维z-pin增强植入纤维材料，其需要采用液体树脂导入工艺，让树脂浸入、固化后才能形成增强效益，故其只适用于液体树脂成型工艺；
26、2）其采用专用固定的预置设备植入纤维丝，只能在标准平板中预植，当泡沫板需要二次加工或弧型面应用时，其应用将会受到限制。
技术实现思路
1、针对上述的技术问题，本专利技术提供一种在泡沫铺料时z向植入增强预制针状复材。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种z-pin加强的复合材料夹芯结构，其结构形式为包括上复合材料蒙皮+ 芯材+下复合材料蒙皮，在夹芯结构的预成型体z向，植入复合材料针进行z向加强。
4、进一步地，上述复合材料针与复合材料蒙皮相同材质，所述复合材料针置入由高压气枪完成植入。
5、进一步地，上述复合材料针为：碳纤维或高强玻璃钢针。
6、进一步地，上述复合材料针的直径为0.6～1.5mm，在所述夹芯预成型体面内采用阵列或纵横交错布置方式，所述复合材料针在面内x方向和y方向垂直间距均位于10~20mm之间。
7、进一步地，上述复合材料针可采用变密度布置，即在受力大的区域，可适当减小针距，在受力小的区域可适当增加针距。
8、一种z-pin加强的复合材料夹芯结构的制备方法，包括如下步骤：
9、s1）预制复合材料针，根据需要注入长度，采用铡刀切割成设计规格的预制增强针步骤；
10、s2）复合材料夹芯结构按下蒙皮纤维布+芯材+上表层1-2层复合材料纤维布的顺序进行铺设；
11、s3）将所述复合材料针置入高压气枪中，将复合材料针按z-pin加强方案沿z向植入所述夹芯预成型体内步骤；
12、s4）上表层纤维布（剩余纤维）铺敷步骤；
13、s5）按真空辅助成型工艺，铺敷好相应脱模布、导流介质、导流管道、真空袋膜、密封胶带辅助材料，密封检漏合格后，导入相应树脂，固化，获得经z-pin增强的复合材料夹芯结构步骤。
14、进一步地，上述复合材料针的直径0.6-1.5mm。
15、进一步地，上述设计植入方案为所述复合材料针排布纵横方向垂直距离10~20mm，纵横或交错排列。
16、进一步地，上述、铺敷层的结构厚度为2mm碳纤维+20mm泡沫+2mm碳纤维。
17、本专利技术的有益效果：植入垂直于纤维布的复合材料加强筋，该方案解决了其它增强等方案可能引起的不同增强角度、方向差异离散大、效果不明显、其它方向性能减弱等难题，特别是解决大制品、夹芯件、异型件缝合难以实现工程化难题，并消除面内织物x和y方向容易产生缺陷等问题。
18、效益：1）增强方案不受制品大小、异本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 一种Z-Pin加强的复合材料夹芯结构，其特征在于，其结构形式为包括上复合材料蒙皮+ 芯材+下复合材料蒙皮，在所述夹芯结构的预成型体Z向，植入复合材料针进行Z向加强。
2.如权利要求1所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述复合材料针与复合材料蒙皮相同材质，所述复合材料针置入由高压气枪完成植入。
3.如权利要求1或2所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述复合材料针为：与表层蒙皮相同材质的复合材料针。
4.如权利要求3所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述复合材料针的直径为0.6～1.5mm，在所述夹芯预成型体面内采用阵列或纵横交错布置方式，所述复合材料针在面内X方向和Y方向垂直间距均位于10~20mm之间。
5.如权利要求4所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述复合材料针可采用变密度布置，即在受力大的区域，可减小针距，在受力小的区域可增加针距。
6.一种Z-Pin加强的复合材料夹芯结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述复合材料针的直径0.6-1.5m
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述设计植入方案为所述复合材料针排布纵横方向垂直距离10~20mm，纵横或交错排列。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述铺敷层的结构厚度为2mm碳纤维+20mm泡沫+2mm碳纤维。
...【技术特征摘要】
1. 一种z-pin加强的复合材料夹芯结构，其特征在于，其结构形式为包括上复合材料蒙皮+ 芯材+下复合材料蒙皮，在所述夹芯结构的预成型体z向，植入复合材料针进行z向加强。
2.如权利要求1所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述复合材料针与复合材料蒙皮相同材质，所述复合材料针置入由高压气枪完成植入。
3.如权利要求1或2所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述复合材料针为：与表层蒙皮相同材质的复合材料针。
4.如权利要求3所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述复合材料针的直径为0.6～1.5mm，在所述夹芯预成型体面内采用阵列或纵横交错布置方式，所述复合材料针在面内x方向和y方向垂直...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁程，陈国涛，邓峰，王智，王佳，叶青，王霞，
申请(专利权)人：咸宁海威复合材料制品有限公司，
类型：发明
国别省市：
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