[发明专利]一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法有效

专利信息
申请号: 202011340114.2 申请日: 2020-11-25
公开(公告)号: CN112571828B 公开(公告)日: 2022-10-11
发明(设计)人: 商伟辉;尤洋;王利彬;张文琦;周玉;王春雨 申请(专利权)人: 长春长光宇航复合材料有限公司
主分类号: B29C70/34 分类号: B29C70/34;B29C70/24
代理公司: 长春众邦菁华知识产权代理有限公司 22214 代理人: 张伟
地址: 130000 吉林省长*** 国省代码: 吉林;22
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摘要:
搜索关键词: 一种 pin 预制 结构 使用 增强 植入 方法
【权利要求书】:

1.一种Z-Pin预制结构,其特征在于,包括:

Z向增强复合材料制品的Z-Pin预制体;

隔离所述Z-Pin预制体和复合材料制品的隔离膜;

呈晶格结构均压在所述Z-Pin预制体上的均压块结构;

铺设于所述均压块结构上部的导气毡;以及

覆盖在所述导气毡外部、能够使复合材料制品处于真空状态的真空薄膜;

其中,所述Z-Pin预制体包括两层不等密度的泡沫;以及

连接在所述泡沫之间的多个Z-Pin增强体;

其中,所示Z-Pin增强体通过热压罐执行植入制度;

所述均压块结构包括多个均压块和呈晶格结构地间隔所述均压块和所述Z-Pin预制体的支撑板;

所述支撑板的高度大于所述泡沫的厚度,且所述支撑板与所述均压块之间的间隙为0.2~1mm,并在所述支撑板的晶格结构内依次放置所述Z-Pin预制体和所述均压块。

2.根据权利要求1所述的一种Z-Pin预制结构,其特征在于;

所述Z-Pin增强体的横截面呈圆形或菱形结构。

3.根据权利要求1所述的一种Z-Pin预制结构,其特征在于;

所述泡沫包括第一泡沫层和第二泡沫层;

所述第一泡沫层与所述隔离膜接触;

所述第二泡沫层铺设于所述第一泡沫层远离所述隔离膜侧;

所述第一泡沫层的密度大于所述第二泡沫层的密度;

多个所述Z-Pin增强体以线性阵列地连接在所述第一泡沫层和所述第二泡沫层之间。

4.根据权利要求3所述的一种Z-Pin预制结构,其特征在于;

所述第一泡沫层的厚度为5~10mm。

5.根据权利要求3所述的一种Z-Pin预制结构,其特征在于;

所述第二泡沫层的厚度为所述Z-Pin增强体植入复合材料制品深度的1.2~1.4倍。

6.根据权利要求1所述的一种Z-Pin预制结构,其特征在于;

所述支撑板呈井字形或米字形结构。

7.根据权利要求6所述的一种Z-Pin预制结构,其特征在于;

所述支撑板为玻璃钢材质。

8.一种使用权利要求1-7任一项所述的Z-Pin预制结构Z向增强植入方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤A:Z-Pin增强体制备;

步骤A1:根据复合材料制品铺层特点选择Z-Pin增强体截面形状;

步骤A2:Z-Pin增强体选用T300-3K碳纤维或与产品使用体系相同的纤维,Z-Pin增强体树脂与复合材料制品为同一体系树脂,Z-Pin增强体纤维体积含量范围为55±3%;

步骤A3:Z-Pin增强体采用拉挤工艺制备而成,将纤维纱筒安装在纱架上,在牵引力作用下通过纤维导向装置,通过浸胶槽浸胶后进入拉挤模具,拉挤模具使浸透了树脂的纤维除去多余树脂,同时完成半固化;

步骤B:两层不等密度的泡沫制备;

步骤B1:第一泡沫层为中密度的抗压聚苯乙烯泡沫;第一泡沫层厚度范围为5~10mm;

步骤B2:第二泡沫层为低密度PVC泡沫,第二泡沫层厚度等于Z-Pin增强体植入复合材料制品深度的1.2~1.4倍;

步骤B3:将步骤A中制备好的Z-Pin增强体垂直于第二泡沫层上表面插入、并连接第一泡沫层和第二泡沫层,且Z-Pin增强体呈线性阵列地均匀分布在第一泡沫层和第二泡沫层中;

步骤C:压块结构排布;

步骤C1:在铺放模具铺放复合材料制品;

步骤C2:在复合材料制品外表面覆盖至少一层隔离膜;

步骤C3:根据合材料制品外表面形状进行拼接支撑板,使支撑板呈井字形或米字形晶格结构;

步骤C4:执行完毕步骤C3后,根据支撑板形成的晶格结构剪裁Z-Pin预制体方块、并放入支撑板形成的晶格结构中;

步骤C5:将均压块摆放在Z-Pin预制体对应的晶格结构中、并与Z-Pin预制体表面贴合;

步骤D:真空封装;

步骤D1:在均压块外表面铺覆一层导气毡;

步骤D2:在导气毡上封盖真空薄膜、使复合材料制品密封在铺放模具上;

步骤D3:对真空薄膜内进行抽真空,使复合材料制品真空封装在铺放模具上;

步骤E:执行热压罐Z-Pin植入制度;

步骤E1:执行完毕步骤D后,封装好的复合材料制品及铺放模具放入热压罐中执行热压罐Z-Pin植入制度;

步骤E2:热压罐植入最大压力经验公式:

其中,Fm取10Mpa·mm2,a为Z-Pin增强体预制体密度;

每个压力台阶压力差为0.1MPa,时间差为10min;

步骤F:Z-Pin预制体清理;

步骤F1:执行完毕步骤E后进行泄压、打开热压罐,拆除真空薄膜、导气毡、均压块结构;

步骤F2:清理Z-Pin预制体,用辅助工具沿Z-Pin预制体根部对Z-Pin增强体进行剪切清除。

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