[发明专利]一种用于R角区域碳捻丝的制作方法

说明书

本发明公开了一种用于R角区域碳捻丝的制作方法，通过手动铺丝方式制备碳捻丝，完成C型框复合材料结构件的碳捻丝制造过程，保证每一根细条均能够完全随型，使三角区的表面质量和内部质量等均符合设计要求，保证产品质量稳定性。并且，本发明方法通过外模压制，可以控制填充量，避免出现填充量不足或过度填充的现象，保证产品质量稳定性。并且，本发明制备方法可以保证碳捻丝连贯性，从而提高产品成型质量等要求。另外，本发明方法不需要预压实工装，节约制造成本。

技术领域

本发明涉及一种用于R角区域碳捻丝的制作方法。

背景技术

树脂基碳纤维复合材料具有比强度、比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，尺寸稳定性好等优越的性能，是目前航空、航天、交通等领域中应用十分广泛的高性能结构材料。

L型加强筋条的C型框架结构，如图1所示，是复合材料制件中较为常见的加强结构件，通常分为等截面C型框和变截面C型框等结构形式，其特点为C型结构整体尺寸较大、结构复杂，且为弧形结构，曲率高，但是C型框同时可以满足载荷强度、减少链接、降低成本，能够全面发挥复合材料的承载减重作用。对于这种结构，由于外载作用，在三角区部位会存在较大的应力集中，制造时必须用单向带预浸料填充，以保证三角区尺寸及内部质量。由于C型框结构复杂，三角区暴露在产品表面形成R角，该处R角不易控制，且三角区尺寸和厚度不易保证、三角区的表面质量和内部质量不合格等问题，大尺寸大曲率弧形结构零件尤为明显。因此必须采用必要的预成型方法保证填充质量，一般采用碳捻丝成型方法进行填充，避免出现填充量不足或过度填充，从而保证产品质量稳定性。

碳捻丝成型工艺：可先用0°单向带预浸料卷成圆柱状，再用表面光洁的金属圆棒（直径与三角区相适）滚压成形，如图2所示。但是，这种方式制备得到的碳捻丝刚度较大，在曲率较大的区域不能完全随型，无法保证产品质量，其金相结构如图3所示。另外，采用碳捻丝成型工艺的缺点主要有以下几个方面：1、对于大曲率的C型框，一般碳捻丝成型工艺易造成捻丝部分区域厚度较大，刚度强，在填充过程中容易产生褶皱，使得三角区尺寸和厚度不易保证。2、对于大尺寸C型框，碳捻丝在填充过程中，不能够完全随型，尤其是在曲率变化较大的区域，易出现富树脂等现象，影响零件质量，造成三角区的表面质量和内部质量不合格。3、一般碳捻丝成型工艺中，填充量一般通过理论计算得到数据进行制备，但是这种理论数据往往与实际应用中存在一定误差，因而填充量无法控制，不能保证产品质量稳定性。4、对于不同类型的C型框，需制备不同规格的碳捻丝预成型工装，增加制造成本。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种用于R角区域碳捻丝制作方法，通过手动铺丝方式制备碳捻丝，完成C型框复合材料结构件的碳捻丝制造过程，保证每一根细条均能够完全随型，使三角区的表面质量和内部质量等均符合设计要求，保证产品质量稳定性。具体技术方案如下：

一种用于R角区域碳捻丝的制作方法，包括步骤如下：

1）工件组装：将L型立筋与C型腹板进行定位组装，二者之间形成三角形的待填充捻丝的R角区域；

2）手动填丝：通过手动铺丝方式将单向带细条填充在步骤1）中所述的R角捻丝区内，并且边填充边进行预压实，使填充的捻丝预成型；

3）中止填丝：重复步骤2）直至填充的捻丝与L型立筋的R角目视齐平为止；

4）预抽验证：将工件成型的外侧工装根据定位孔进行定位组装，使压力垫压在填充的捻丝上，然后进行预抽，目视检查捻丝填充区域是否有明显被工装压出的痕迹；

5）补充填丝：对步骤4）中无工装压出痕迹的区域继续填充单向带细条，并再次用外侧工装合模，进行预抽的方式进行验证，直至所有捻丝均被压力垫压出明显痕迹。

6）合模成型：经步骤5）补充填丝后，L型立筋与C型腹板组装的R角区域被填满，然后将外侧工装合模，经固化工艺处理后，即形成R角区域的捻丝结构。