[发明专利]碳纤维复合材料闭合异形梁的制造方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维复合材料闭合异形梁的制造方法，用于解决现有复合材料闭合异形梁的制造方法精度差的技术问题。技术方案是首先设计上阴模和下阴模，并在下阴模设计可拆卸的工艺台，上阴模和下阴模两端设计第一端头挡板和第二端头挡板，在上、下阴模铺贴各一层气囊，去掉工艺凸台，使上阴模和下阴模完全贴合，采用六角头螺栓进行紧固，固定两端头挡板，一侧预先放置充气嘴，密封，使两侧气囊形成闭合空腔结构。本发明采用组合阴模控制闭合异形梁外型精度，内芯制造气囊作为芯模，通过在阴模进行铺贴，合模之后通过给气囊施压，得到适当的产品固化压力，在一定温度条件下固化，降温脱模得到高精度的闭合异形梁。

技术领域

本发明涉及一种复合材料闭合异形梁的制造方法，特别涉及一种碳纤维复合材料闭合异形梁的制造方法。

背景技术

先进碳纤维复合材料具有高的比强度、比模量，可设计性强的特点。由于轻量化设计的要求，越来越多的航空器采用复合材料设计。合理的设计，可以大幅度减轻结构重量，提高机体的综合性能，增加任务载荷，提高续航时间等。B787复合材料占飞机结构重量高达50％，A400M大型军用运输机复合材料用量超过35％，而无人机结构几乎达到全复合材料机体结构，机身、机翼、尾撑、舵面等等。目前，制备先进复合材料结构有多种成型工艺方法，比如，真空袋成型工艺，手糊玻璃钢成型工艺，拉挤成型，RTM成型，VARTM成型等。

目前的复合材料梁，为“U型梁”结构、“工字梁”结构、Ω梁结构。这些结构都可以采用金属阴模、金属组合模等设计，按照一定角度(0°，90°，+45°，45°)方式，手工铺贴预浸料，热压罐固化，脱模得到需要的产品。

文献1“申请公布号是CN103802329A的中国发明专利”采用金属棒作为芯模，硅橡胶作为外阴模制备闭合管子，保证内径尺寸。但是，这种方法无法控制闭合管子的外型精度，难于脱模。

文献2“授权公告号CN106182805B的中国发明专利”采用硅橡胶和金属棒组合的方式作为阳模，金属组合作为阴模，制备了闭合碳管。

发明内容

为了克服现有复合材料闭合异形梁的制造方法精度差的不足，本发明提供一种碳纤维复合材料闭合异形梁的制造方法。该方法首先设计上阴模和下阴模，并在下阴模设计可拆卸的工艺台，上阴模和下阴模两端设计第一端头挡板和第二端头挡板，在上、下阴模铺贴各一层气囊，去掉工艺凸台，使上阴模和下阴模完全贴合，采用六角头螺栓进行紧固，固定两端头挡板，一侧预先放置充气嘴，密封，使两侧气囊形成闭合空腔结构。本发明采用组合阴模控制闭合异形梁外型精度，内芯制造气囊作为芯模，通过在阴模进行铺贴，合模之后通过给气囊施压，得到适当的产品固化压力，在一定温度条件下固化，降温脱模得到高精度的闭合异形梁。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种碳纤维复合材料闭合异形梁的制造方法，其特点是包括以下步骤：

第一步、采用CATIA三维软件设计闭合异型梁的对合阴模，所述的对合阴模由上阴模1、下阴模2和工艺台3组成，对合阴模采用钢框架结构，型面采用数控加工成形。对合阴模的一端设计第一端头挡板4，另一端设计第二端头挡板5，第一端头挡板4设置气嘴孔6，采用螺钉7将第一端头挡板4和第二端头挡板5分别固定在对合阴模的两端。上阴模1和下阴模2采用六角头螺栓8固定，下阴模2上设计有吊环位置9。

第二步、制造气囊。在下阴模2铺贴一层硅橡胶，上阴模1铺贴一层硅橡胶，去掉工艺台3，合模，第一端头挡板4一侧采用气囊11封死，第二端头挡板5一侧预埋带自锁装置的充气嘴，周边采用气囊11密封，气囊11内充N₂气，采用压力调节阀调节气囊11内压力至0.2MPa，保压，烘箱固化。升温速率：3℃/min，160℃保持1个小时，降温速率：3℃/min，60℃出罐，自然降至常温，待冷却之后脱模，取出硅橡胶气囊。充压0.2MPa，放置8小时，检查气囊的气密性。

第三步、涂敷脱模剂。用干净棉纱蘸丙酮将上阴模1面、下阴模2面和工艺台3擦拭干净。