[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

说明书

本发明公开了一种Z‑Pin预制结构及使用Z‑Pin预制结构Z向增强植入方法，属于复合材料制品Z‑Pin增强技术领域，用于解决现有技术中Z向增强植入工艺，植入效率低，复杂结构型面经常出现超声锤与模具或产品间相互干涉、Z‑Pin增强体周围富树脂区面积较大的技术问题，本发明设置有铺放复合材料制品的铺放模具、Z‑Pin预制体、隔离膜、均压块结构、导气毡、真空薄膜；其中，Z‑Pin预制体包括两层不等密度的泡沫；以连接在泡沫之间的多个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，本发明具有能够实现复合材料制品复杂结构型面Z‑Pin增强体的有效植入、降低了Z‑Pin增强体对复合材料制品内部纤维的损伤及Z‑Pin增强体周围富树脂区面积，植入效率高的有益效果。

技术领域

本发明涉及复合材料制品Z-Pin增强技术领域，尤其涉及一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法。

背景技术

复合材料制品具有较高的比强度、比刚度、耐疲劳及可设计性等优点，但层间力学性能相对较弱，与其他三维增强技术相比，Z-Pin增强技术具有操作简单特点，研究数据表明，采用Z-Pin增强技术可提高复合材料制品层间力学性能约40～60％，目前Z-Pin增强方法常采用UAZ(超声辅助增强技术)工艺方法，UAZ方法超声锤锤头面积通常控制在4～10cm2范围内，且通过操作人员手持超声锤作业，植入效率低，对于复杂结构型面经常出现超声锤与模具或产品间相互干涉，因此，UAZ工艺方法不适用于大面积复合材料及批生产制品Z-pin增强领域的应用；

目前，国内所研究的热压罐Z-pin增强方法只限定在对如平板等简单结构的复合材料Z向增强，且Z-pin增强体植入深度及角度无法有效保证，现有Z-Pin植入使用Z-Pin增强体截面形状为圆形，没有考虑Z-Pin增强体截面形状与复材预浸料铺层角度的关系，造成复材基体内部过多的纤维损伤及Z-Pin增强体周围富树脂区面积较大，降低了复合材料制品横向力学性能，同时，随着我国航空航天领域快速发展，以及对复合材料制品性能要求的不断提高；

所以，就以上问题，迫切需要一种能够对大尺寸复杂构件进行高效Z-Pin增强体植入、及降低Z-Pin增强体对复合材料制品内部纤维的损伤及Z-Pin增强体周围富树脂区面积的一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种Z-Pin预制结构及使用Z-Pin预制结构Z向增强植入方法，能够实现复合材料制品复杂结构型面Z-Pin增强体的有效植入、降低了Z-Pin增强体对复合材料制品内部纤维的损伤及Z-Pin增强体周围富树脂区面积，植入效率高；

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开的一种Z-Pin预制结构，包括：

铺放复合材料制品的铺放模具；

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。

进一步的，所述Z-Pin增强体的横截面呈圆形或菱形结构。

进一步的，所述泡沫包括第一泡沫层和第二泡沫层；