[发明专利]一种双曲率变截面变厚度通梁的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双曲率变截面变厚度通梁的成型方法，属于树脂基复合材料成型技术领域，具体涉及一种碳纤维增强耐高温环氧树脂基复合材料成型方法。

背景技术

航天结构复合材料的快速发展，以及新型号对结构减重、结构高效、整体化的进一步要求，结构复合材料的成型技术成为焦点，结构复合材料技术是我国运输系统的关键支撑技术，是决定航天产品性能、质量和可靠性的重要因素，其性能与水平对航天技术的发展和航天产品的研制进程有着十分重要的影响，是衡量航天技术发展水平的重要标志之一。随着我国运输系统的进一步发展，复合材料轻质化、高刚度、整体化成为必然。

复合材料高强度比、高刚度比、结构效率高等优点在航空航天等领域中有着极其重要的应用价值。复合材料以其高强度、高刚度、重量轻、耐高温、耐腐蚀、良好的可设计性及工艺性等特点，已广泛应用于航空航天结构复合材料以及具有特殊要求的其他领域中。但目前复合材料成型技术所应用的复合材料结构产品，存在结构简单、尺寸量级小的特点，对于大尺寸复杂结构产品尚未取得工程应用，对大长度双曲外形非对称复杂结构尺寸精度控制也未进行系统的研究，机身整体通梁也未进行工程验证。

国内外公开发表的文献中未见有大尺寸双曲率变截面通梁成型工艺及应用的报告。国内文献中北京航空制造工程研究所王永贵等人在《先进复合材料构件波纹梁的成型工艺》中提到了复合材料波纹梁的成型工艺；天津工业大学机电工程学院杨涛等人在《复合材料叶梁的热压成型》中提到了叶梁的成型工艺，但仅限于叶梁的模压成型工艺。

作为一门新的技术，大尺寸双曲率变截面通梁成型涉及设计、材料、工艺、加工、控制等许多科学方面的问题，虽然对波纹梁成型工艺、叶梁模压成型工艺进行了研究，但对大尺寸双曲率变截面变厚度通梁8m量级、双曲外形精度要求高、大幅度变截面、变厚度、C型截面非对称结构、两侧边存在避角的整体通梁，其过程控制难度大、缺乏系统的工艺指导，还需要细化工艺过程，因此要研制结构复杂、产品精度高的机身通梁，需在制造工艺上实现突破。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种双曲率变截面变厚度通梁的成型方法，可以实现大尺寸双曲率变截面变厚度非对称结构复合材料成型，且通梁轻质、耐高温、整体结构效率高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种双曲率变截面变厚度通梁的成型方法，包括如下步骤：

1)根据双曲率变截面变厚度通梁的结构形式制备成型模具；所述成型模具包括组合阴模和限位条，组合阴模包括可拆卸侧挡块和固定块；

2)将碳纤维丝增强材料和碳纤维布增强材料浸渍到树脂胶液中，制成热熔预浸料和热熔预浸布；

3)在组合阴模表面涂刷树脂；

4)将步骤2)制备的热熔预浸料和热熔预浸料布裁剪成通梁截面铺层展开的尺寸；先在阴模表面铺一层热熔预浸布铺层，然后进行抽真空压实；再根据通梁厚度按照设计的铺层顺序进行铺层叠加，在铺层叠加过程中根据铺层厚度进行抽真空压实及热压整形，最终制成复合材料预浸料叠层；所述设计的铺层顺序为热熔预浸料和热熔预浸布的叠加顺序；

5)对步骤4)得到的复合材料预浸料叠层进行包覆、固化得到固化后的产品；

6)将步骤5)固化后的产品脱除组合阴模，得到制品。

进一步地，步骤1)中组合阴模材料为碳钢，限位条材料为硅橡胶。

进一步地，步骤2)中树脂胶液为环氧树脂胶液。

进一步地，热熔预浸料中树脂胶液质量占热熔预浸料质量的32％-38％，热熔预浸布中树脂胶液质量占热熔预浸布质量的36％-42％。

进一步地，步骤3)中树脂为环氧树脂。

进一步地，步骤4)中在叠加每层铺层时，在长度方向上选取中间底面为铺层定位基准。

进一步地，步骤4)中每层铺层所铺设的位置采用激光投影进行定位。

进一步地，步骤4)中热压整形在热压罐中进行，具体热压整形工艺为：对复合材料预浸料叠层进行抽真空直至真空表测量的压力不大于-0.097MPa，整形压力为0.3MPa±0.02MPa，升温速率为20℃-35℃/h，整形温度为80℃-90℃，保温时间为0.5h-1h，降温速率小于等于30℃/h，降至60℃以下，整形完成。

进一步地，步骤5)中对复合材料预浸料叠层表面采用聚四氟乙烯玻璃布隔离后进行包覆，在包覆时将复合材料预浸料叠层两侧修整后放入所述限位条进行限位得到包覆后的复合材料预浸料叠层。