[发明专利]一种制备复合材料加筋结构的模具

说明书

本发明是一种制备复合材料加筋结构的模具，该模具包括阳模(1)、右滑块(2)、阴模(3)、芯模挡条(6)、紧固螺栓(5)、芯模(7)及左滑块(8)。其特征是：阴模(3)左右两边设置挡边(14)，四角设置斜面立柱(10)与阳模四角滑道(17)配合；左滑块(8)、右滑块(2)与阴模(3)配合面呈一定角度；两滑块中间设置芯模(3)，与滑块配合成型构件(4)内部型腔；阴模(3)、左滑块(8)、右滑块(2)以及芯模(3)组合构成构件(4)的成型空间；芯模(3)两端设置定位挡条(6)。若采用预浸料‑熔渗工艺制备陶瓷基复合材料(CMC)加筋构件时，可采用该模具模压成型加筋结构预制体，为成型CMC加筋结构提供毛坯件。

技术领域

本发明是一种制备复合材料加筋结构的模具，属于复合材料成型领域。

背景技术

复合加筋壁板结构的成型方法多采用热压罐成型，其过程是根据制件形状和尺寸要求将预浸料铺层，并在模具中定型封装，随后在热压罐中固化成型，制备加筋结构。也有采用模压成型的方法，复合材料加筋结构模压成型时，通过分次固化各个区域并最终共固化制备完整加筋结构构件。树脂基加筋构件成型的研究较多，而陶瓷基复合材料由于应用规模相对较小，因此对这种材料加筋结构成型方法的报道较少；国外制备陶瓷基复合材料典型件的结构较为简单，较少有加筋结构构件，国内多采用PIP或CVI工艺制备陶瓷基复合材料，因此采用碳化硅纤维预浸料成型陶瓷基复合材料加筋结构预制体的研究鲜有报道。

现阶段用于航空航天领域需求的陶瓷基复合材料构件，尤其应用于发动机的CMC构件，形状复杂，成型难度大。相比之下MI工艺的优势非常明显，不但大幅度缩短了构件的制备周期，而且有效提高了构件的密实度，使其孔隙率可降低到5％以内，美国GE公司近几年采用MI工艺制备得到性能优异的CMC构件，并成功应用于航空航天领域。采用MI工艺制备陶瓷基复合材料，需采用热压成型预制体，从现阶段国内外相关成型方案中，采用CVI或PIP工艺均采用纤维编织预制体或在磨具中先铺贴出此类性状，后采用气相沉积或先驱体浸渍的方法致密化，如专利CN 103804005 A公开采用编织预制体多次循环浸渍裂解的方法得到倒T字型截面构件；专利CN 104494166 A公开了T型加筋结构的气囊成型方法，采用热压罐成型加筋结构；专利CN 103963319 A公开了一种采用预浸料作为蒙皮，采用干纤维和树脂胶膜通过热压罐成型的方法制备了复合材料加筋壁板。采用预浸料热压成型制备加筋结构预制体并采用MI工艺制备陶瓷基复合材料加筋构件并未有相关报道。同时陶瓷基复合材料成型所用SiC纤维预浸料硬度较大，成型过程中需提供较大成形压力；成形过程中厚度方向收缩较大，故需要成型过程中需要沿厚度方向出现较大位移；且加筋结构的热压成型质量决定后续碳化/熔渗工艺的质量及构件最终使用寿命，采用阴/阳模配合热压成型无法保证加筋结构的成形压力，易出现各处受压不均，导致构件出现成型缺陷，同时也会对加筋结构的成形厚度难以控制，成型过程中模具易对预浸料产生剪切，造成加筋处纤维破坏严重。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种制备复合材料加筋结构的模具，其目的是提供一种复杂结构的复合材料构件的制备方法，并解决了碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料加筋结构的生产难题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：