[发明专利]防止蜂窝芯塌陷的复合材料蜂窝夹层结构制件成型方法

说明书

本发明属于复合材料制造技术领域，涉及成型复合材料蜂窝夹层结构件时防止蜂窝芯塌陷的技术方法。本发明采用先把蜂窝芯毛坯件与已固化的外蒙皮胶接，再铺贴内蒙皮进行胶接共固化的工艺方案，蜂窝芯毛坯件的周围端面垂直外蒙皮型面切面，胶接时安装复合材料夹层结构工艺挡圈工装保护蜂窝芯毛坯件，胶接完成后再加工蜂窝芯周边部分的斜坡。本发明可有效防止成型时蜂窝芯制件与外蒙皮之间的滑移，避免蜂窝芯的塌陷缺陷。

技术领域

本发明属于复合材料制造技术领域，涉及成型复合材料蜂窝夹层结构件时防止蜂窝芯塌陷的技术方法的改进。

背景技术

复合材料蜂窝夹层结构蒙皮是一种高比刚度性能效率的结构形式，广泛应用于航空航天飞行器结构中。传统的复合材料蜂窝夹层结构蒙皮的成型工艺方法通常采用外蒙皮、蜂窝芯制件和内蒙皮一次共固化完成，或采用未固化的内蒙皮及蜂窝芯制件与已固化的外蒙皮进行共胶接固化。但是由于蜂窝芯为各向异性材料，可以承受较高的正向压力，但其侧向承压能力非常弱，从而导致成型复合材料蜂窝夹层结构时的蜂窝塌陷缺陷。研究表明，蜂窝塌陷起因于蜂窝芯周边区域部分的滑移，进而导致蜂窝局部失稳塌陷。因而如何减低成型时蜂窝芯的侧向受力、提高蜂窝芯的侧向抗压能力或防止蜂窝芯周边区域的滑移就成为防止蜂窝芯塌陷的关键。

传统的防止蜂窝芯缺陷的措施有：(1)把蜂窝芯制件周边区域部分斜坡设计，斜坡角度一般在15°～45°；(2)把蜂窝芯制件周边区域部分用填料预先填充蜂窝孔格并固化加固；(3)在模具上的成型区域外四周设计止滑钉，在铺贴内蒙皮预浸料时，加长的预浸料铺贴覆盖止滑钉。措施1可一定程度减小蜂窝芯的侧向压力，但基于现在高性能预浸料的大量使用，其要求的成型压力和温度越来越高，并不足以解决蜂窝塌陷的工艺问题；措施2对提高蜂窝芯制件周边区域的抗侧压能力效果好，但壁板制件的重量增加太大；措施3欲通过预浸料的牵拉来控制蜂窝型的滑移，但对于非织物类等预浸料或高成型压力时效果仍难以保证。

发明内容

本发明的目的：提出一种防止蜂窝芯塌陷的复合材料蜂窝夹层结构制件成型工艺方法，解决复合材料蜂窝夹层结构制件成型时的蜂窝塌陷的技术难题。

本发明的技术方案：操作方法如下：

(1)在模具上安放已固化的外蒙皮，并在外蒙皮上按照蜂窝芯制件的精确位置、大小和形状铺贴膜状胶粘剂；

(2)在外蒙皮上安放尺寸大于蜂窝芯制件的蜂窝芯毛坯件，并在蜂窝芯毛坯件的周围安装工艺挡圈工装进行保护；

(3)封装真空袋后，送入热压罐按照胶接工艺参数进行固化；

(4)在外蒙皮上按胶粘剂边缘线切去未胶接连接的蜂窝毛坯件的多余部分，并修整蜂窝毛坯件的四周斜坡至蜂窝芯制件设计的角度和形状；

(5)铺贴膜状胶粘剂和内蒙皮预浸料后，用热压罐完成胶接共固化。

所述的蜂窝芯毛坯件的高度与蜂窝芯制件的高度相同，蜂窝芯毛坯件的尺寸按蜂窝芯制件的周边外扩2～20mm，蜂窝芯毛坯件的周围端面垂直外蒙皮型面切面；

所述的工艺挡圈工装的高度与蜂窝芯制件的高度相同，工艺挡圈工装的围档空腔尺寸按蜂窝毛坯件的周边向外扩0.1～2mm，工艺挡圈工装的围档空腔端面垂直外蒙皮型面切面；

所述工艺挡圈工装的材质为复合材料夹层结构。其树脂基体材料为双马来酰亚胺、环氧或氰酸酯树脂体系，蜂窝芯材料为芳纶纸蜂窝或铝蜂窝。

本发明的优点：采用共胶接固化成型复合材料蜂窝夹层结构制件，先把比蜂窝芯制件尺寸大的蜂窝芯毛坯预先胶接在外蒙皮上。有如下优点：

(1)蜂窝芯毛坯件周边端面垂直于外蒙皮型面的切面，避免了胶接时蜂窝芯斜坡引起的侧向分压力，确保了蜂窝芯斜坡区域的胶接成型压力值不降低，既可以确保蜂窝芯的胶接质量，又可以防止直接采用带斜坡的蜂窝芯制件周边部分的局部滑移失稳。