[发明专利]一种复合材料双袋热隔膜预成型方法

说明书

技术领域

本发明主要属于复合材料预成型技术领域，具体涉及一种复合材料双袋热隔膜预成型方法。

背景技术

传统的手工铺叠预浸料/热压罐工艺主要采用手工方式铺叠与制件结构一致的预浸料铺层，然后采用热压罐固化。随着复合材料在飞机结构的大量应用及其构件日趋大型化、复杂化，手工铺叠工艺生产效率低、成型质量不稳定等问题愈加突出，因此，复合材料制件的自动铺叠技术迅速发展。为了进一步提高生产效率，保证预成型质量，热隔膜成型工艺应运而生。该工艺利用真空负压将预热到预成型温度的平面预浸料铺层压制成复杂形状的预成型体，其生产速度快、成型质量高。

目前，在热隔膜成型工艺中，主要采用单隔膜或双隔膜两种方式进行预成型。单隔膜预成型工艺是指利用一层隔膜覆盖预浸料铺层进行预成型；双隔膜预成型工艺是指利用两层隔膜封装预浸料铺层进行预成型。在目前的热隔膜成型工艺中，将手工铺叠或自动铺带工艺铺叠的平面预浸料铺层置于单层隔膜下或双层隔膜间，并整体转移到热隔膜预成型设备上，以制备获得L形、C形及Ω形复合材料预成型制品。

复合材料预成型工艺的核心就是预浸料铺层层间滑移。促进预浸料铺层层间滑移是有效控制纤维屈曲及褶皱等缺陷的关键，进而保证预成型质量。无论采用单隔膜预成型工艺，还是双隔膜预成型工艺，预浸料铺层将不可避免地受到面外法向压力，该压力将增加预浸料铺层层间摩擦力，不利于层间滑移，存在出现纤维屈曲及褶皱等缺陷的风险。对于双隔膜预成型工艺，为了最大程度减少法向压力，需要在整个工艺过程控制双隔膜间的压力，这无形中增加工艺的繁琐程度。

发明内容

针对上述问题，本发明公开一种复合材料双袋热隔膜预成型方法，所述方法能够将预浸料铺层面外法向压力降低为零，有效促进纤维铺层层间滑移，避免纤维屈曲及褶皱等缺陷，并且有效简化双隔膜预成型工艺控制流程，同时不需要对现有预成型设备进行特殊改造。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种复合材料双袋热隔膜预成型方法，所述方法首先将预浸料铺层封装于由内隔膜袋和外隔膜袋组成的双隔膜袋中，然后将含有预浸料铺层的双隔膜袋安装在预成型设备上，进行双袋热隔膜预成型，在所述双袋热隔膜预成型过程中，通过控制内隔膜袋内与外隔膜袋内的压力，使预浸料铺层面外法向压力降低为零，利用预成型设备完成预浸料铺层预成型，制备获得复合材料预成型制品。

进一步地，所述内隔膜袋通过一内隔膜袋导气管实现连通真空源或大气环境，所述内隔膜袋导气管上设置一阀门，通过关闭所述阀门能够实现内隔膜袋与真空源或大气环境的隔绝。

进一步地，通过封装将预浸料铺层置于由内隔膜袋和外隔膜袋组成的双袋中，具体包括以下步骤：

(1)封装制备内隔膜袋：预浸料铺叠结束后，将预浸料铺层放置于一层隔膜上，预浸料铺层四周均匀放置透气毡，然后利用一层隔膜覆盖预浸料铺层，利用密封腻子封装成内隔膜袋；

(2)内隔膜袋导气管的设置：设置一内隔膜袋导气管穿过内隔膜袋一侧的隔膜，并确保内隔膜袋与内隔膜袋导气管的管壁之间密封；

(3)外隔膜袋的设置：将内隔膜袋置于外隔膜袋中，所述内隔膜袋导气管穿过外隔膜袋一侧的隔膜，并确保外隔膜袋与内隔膜袋导气管的管壁之间密封。

进一步地，在所述双袋热隔膜预成型过程中，控制内隔膜袋内与外隔膜袋内的压力，所述双袋热隔膜预成型具体包括以下步骤：

(1)将外隔膜袋通过预成型设备框架密封，并安装在所述预成型设备上；

(2)开启内隔膜袋导气管上的阀门，使内隔膜袋导气管连通真空源，将内隔膜袋的袋内空气完全排出，形成真空；然后将框架上设置的框架导气管连通真空源，将外隔膜袋的袋内空气完全排出，形成真空；以使内隔膜袋和外隔膜袋均达到压缩状态；

(3)断开与内隔膜袋导气管连通的真空源，并保持内隔膜袋导气管上的阀门开启，使内隔膜袋的袋内与大气环境连通，以使内隔膜袋袋内的压力与大气压相等，进而控制预浸料铺层的面外法向压力为零；然后，关闭内隔膜袋导气管上的阀门，避免预浸料铺层预成型过程空气经阀门进入内隔膜袋；

(4)将预成型模具预热，同时预热预浸料铺层，当预浸料铺层达到预成型温度后，将预成型设备导气管与真空源连通，通过预成型设备控制气体流量，随着外隔膜袋下方的预成型设备内部的空气逐渐排出，预浸料铺层逐渐在预成型模具上随形，待预成型设备空气完全排出，达到真空状态，预浸料铺层及双隔膜袋完全贴合预成型模具，预浸料铺层完成预成型；

(5)预浸料铺层冷却至可操作温度后，取出在预成型模具随形的复合材料预成型制品。