[发明专利]一种变厚度复杂构型复合材料接头的整体成型方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料成型工艺技术领域，涉及一种变厚度复杂构型复合材料接头的整体成型方法，尤其对于航空、航天、武器装备等行业中变厚度复杂结构、高性能、外形尺寸精度高的连续纤维增强树脂基体复合材料接头的制造具有很好的应用价值。

背景技术

高性能连续纤维增强树脂基复合材料相对金属材料具有更高的比强度和比刚度，并且可根据使用力学环境具有灵活的设计性，因此越来越多地应用于航空、航天、武器装备、汽车的结构中。

目前，高性能连续纤维增强树脂基复合材料由于其成形方法的特殊性在制备一些复杂结构的接头时无法一次成形，尤其在制备厚度不均匀、产品外形不规则、结构非连续的接头时通常采取将接头拆分成简单结构分别成形，然后将各部分用结构胶粘接在一起的成型方式。这种成形方法虽然能够保证产品外形，但产品内部是非均匀材质，而且结构用胶其较差的耐温性以及力学性能降低了接头产品的整体使用效能。这种制备方式削弱了高性能复合材料在接头产品领域的使用范围。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术的不足，提供一种可以一体成形出结构连续、构型复杂的复合材料接头的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种变厚度复杂构型复合材料接头的整体成型方法，通过采用特殊的模具进行坯件预制备，再利用特制的外模实现各坯件的组装，采用独特的弹性软模对复杂曲面进行成形和加压，再将真空袋对整个模具实施封闭抽真空同时施加外压，最终通过热压罐固化成型。

待成形的复合材料接头包括加强筋坯件、筒壁坯件和翻边坯件；

采用模具成型复合材料接头三种坯件；

加强筋坯件成形模具包括压模底座、两个压模挡板、M螺钉、加强筋预压膜A、加强筋预压模B；压模底座为一中空长方体，从长方体的一个面向内延伸为中空部分，中空部分的形状为半圆柱，两个压模挡板分别用M螺钉固定在压模底座的两侧，压模底座和两个压模挡板组成一个上开口的长方体；所述的加强筋预压模A为加强筋大坯件的成形阳模；加强筋预压模B为加强筋小坯件的成形阳模；

筒壁坯件成形模具包括两个弹性软模、接头成形模具A、接头成形模具B、挡板、M螺钉、螺栓；接头成形模具A和接头成形模具B均为阳模；两个弹性软模中一个的形状与加强筋预压模A的形状一致、另一个的形状与加强筋预压模B的形状一致；弹性软模的一端通过螺栓固定在接头成形模具A上，弹性软模的另一端通过螺栓固定在接头成形模具B上，接头成形模具B通过M螺钉固定在挡板上；

翻边坯件成形模具为翻边成形模具，所述翻边成形模具的尺寸与翻边的尺寸相同；

将成形完的三种坯件采用整体成形模具组装进热压罐抽真空固化得到产品，所述整体成形模具包括成形外模、翻边成形模具、成形挡板、弹性软模、M螺钉；其中成形外模为阴模；成形外模套在筒壁坯件外侧，筒壁坯件套在加强筋坯件外，弹性软模位于筒壁坯件和加强筋坯件之间的空隙中；翻边成形模具位于筒壁坯件的两端；成形挡板位于成形外模的两端，且将翻边成形模具包在内侧；弹性软模由软模浇注模具成型而成，软模浇注模具包括销钉、浇注底座、浇注筒；浇注筒通过销钉固定在浇注底座上面，形成一个上开口的圆筒。

所述制备弹性软模的材料为橡胶材料，所述橡胶材料为硅橡胶。

所述压模底座、压模挡板、加强筋预压模具A、加强筋预压模具B均为金属材料，所述金属材料为#钢。

所述接头成形模、接头成形模、挡板、翻边成形模、成形外模、翻边成形模、成形挡板、销钉、浇注底座、浇注筒均为金属材料，所述金属材料为铝合金。

具体步骤如下：

（1）加强筋坯件的成型

a、将加强筋预压模A放置在压模底座和两个压模挡板组成的长方体内，并用螺钉进行固定；加强筋预压模A与压模底座的内表面相匹配并贴合；将浸好树脂的纤维布在加强筋预压模A表面进行铺层，每铺层后进行预压致密化，当纤维叠层厚度达到要求时，将纤维铺层从加强筋预压模A上取下，得到加强筋大坯件；用加强筋预压模B替换加强筋预压模A，将浸好树脂的纤维布在加强筋预压模B表面进行铺层，每铺层后进行预压致密化，当纤维叠层厚度达到要求时，将纤维铺层从加强筋预压模B上取下，得到加强筋小坯件。

b、将加强筋大坯件和加强筋小坯件的平面叠合在一起即形成了加强筋坯件。

（2）弹性软模的成型

c、将液态膨胀橡胶缓慢灌入软模浇注模具中，当液面高度与加强筋坯件宽度一致时停止浇灌，并将膨胀橡胶连同软模浇注模具放入烘箱进行固化。