[发明专利]单面加筋结构碳纤维复合材料板的制备方法

说明书

本发明涉及一种单面加筋结构碳纤维复合材料盖板的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、设计加强筋成型工装，所述加强筋成型工装包括：组成筋槽小块、连接底板、加强筋牵引装置，筋槽处圆角、筋槽交叉处圆角需根据计算所得设计；步骤S2、在加强筋成型工装上利用牵引装置进行0°缠绕，0°缠绕结束后，进行90°缠绕，并完成相对的90°缠绕成型，实现网格十字交叉缠绕；步骤S3、加强筋固化成型：加强筋缠绕完成后，进固化炉固化；步骤S4、板主体铺放；步骤S5、板主体固化；步骤S6、打磨加强筋与板主体对接平面。步骤S7、加强筋与板主体共固化。采用该方法能够确保单面加筋结构碳纤维复合材料盖板性能、尺寸稳定，满足设计使用要求。

技术领域

本发明涉及卫星结构技术领域，特别涉及单面加筋结构碳纤维复合材料板的制备方法。

背景技术

复合材料时由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组成的一种多相固体材料。它既能保留原组成材料的主要特色，也能通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此联系，从而获得新的优越性能。一般把可用于主承力结构和次承力结构、刚度和强度相当于或者超过铝合金的复合材料称为先进复合材料，碳纤维增强树脂基复合材料是目前应用最多的先进复合材料；

在航空航天领域，轻而强、轻而坚的材料对于飞行器和航天器有着重要意义。在飞行器和航天器上，当机体的质量增大时，需要大功率的发动机，因此发动机的质量及燃料的质量也增大，同时燃料的存储装置也会增大，机体的质量变化会导致一系列连锁反应。将比强度及比模量高的复合材料用于飞行器和航天器上，可以大大减轻机体质量，节约能源，节省材料，使成本大大降低。

碳纤维复合材料板是一种在航空航天领域常见的结构，由于复合材料成型工艺特性，传统的方式很容易导致该种结构的外型形变，从而导致产品缺陷甚至于报废。

发明内容

本发明要解决现有技术中的复合材料成型工艺制成的碳纤维复合材料板，很容易导致结构的外型形变，从而导致产品缺陷甚至于报废的技术问题，提供单面加筋结构碳纤维复合材料板的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

为实现上述目的，本发明提供的单面加筋结构碳纤维复合材料板的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤S1、加强筋成型工装的准备：设计加强筋缠绕成型工装，所述加强筋成型工装包括组成筋槽小块、连接底板、加强筋牵引装置，筋槽本身需设置较大圆角，所述的牵引装置为固定于底板每条加强筋筋槽轴向方向的一处装置，起固定纤维和提供纤维张力的作用，缠绕过程可通过手工进行或缠绕机转动实现；

步骤S2、加强筋成型：在加强筋缠绕成型工装的筋槽处铺放一层绢布，将浸胶的碳纤维(纱束)通过在加强筋成型工装上进行缠绕成型，0°和90°交错缠绕。加强筋缠绕过程中需注意是否有纤维架空现象；

步骤S3、加强筋固化：采用压机加压固化，固化温度150℃～190℃，固化时间2h～3h；

步骤S4、盖板主体铺放：使用预浸料铺放板主体，铺放过程铺层保证对称铺层前提按实际使用需求设计各方向铺层比例；铺层可根据板厚度，板使用情况及承力刚度强度需求以及预浸料厚度等因素设计；

步骤S5、盖板主体固化：使用平面度较高的钢板对预浸料加压进烘箱固化。加压可使用压机，压机压力根据板厚度与面积计算考虑；固化温度150℃～190℃，固化时间2h～3h；

步骤S6、打磨加强筋与盖板主体对接平面：加强筋与盖板主体侧平面修补打磨，打磨过程中应尽可能减少对纤维损伤，使用胶粘剂对凹陷处进行补平处理，胶粘剂固化后进行打磨，打磨至表面无明显错台、凸起、凹陷即可；

步骤S7、整体固化：将加强筋与板主体胶接在一起后整体进行共固化，固化温度室温固化，固化时间24h～48h；