[发明专利]一种C/SiC复合材料工字梁整体成型工装及成型工艺

权利要求书

1.一种C/SiC复合材料工字梁整体成型工装，所述工字梁由两个U型件(1)及两个平板件(2)连接而成，其特征在于：

所述工装包括两个内模(3)、上模(4)、下模(5)、内模小端弓形夹(6)、内模大端外弓形夹(7)、两个内模大端内弓形夹(8)、两个碳布弓形夹(9)及限位块(13)；

所述内模(3)主体为空腔结构，所述内模(3)包括小端、主体和大端；所述内模(3)主体与U型件(1)内轮廓相匹配；所述内模(3)大端设有凹槽(33)；所述内模(3)与U型件(1)两个侧面对应的两侧设有对穿的缝制孔；

所述限位块(13)的截面形状与凹槽(33)相匹配，其高度等于两个叠放的内模(3)高度与两个U型件(1)底面厚度之和；

所述上模(4)和下模(5)均为楔形板，其斜度分别与U型件(1)两个侧面的斜度互补；

所述内模小端弓形夹(6)用于将两个叠放的内模(3)小端夹紧；

所述内模大端外弓形夹(7)用于将两个叠放的内模(3)大端夹紧；

所述两个内模大端内弓形夹(8)用于分别夹在两个内模(3)大端处，其内侧面与内模(3)大端面相抵，其外侧面与内模大端外弓形夹(7)的内侧面相抵，从而使两个内模(3)大端面对齐；

所述两个碳布弓形夹(9)用于将两个U型件(1)侧面碳布压紧在内模(3)上；

所述两个内模(3)、上模(4)、下模(5)上均设置有匹配的通孔(10)，通过螺栓穿过相应的通孔(10)可将上模(4)、下模(5)分别与两个叠放的内模(3)连接。

2.根据权利要求1所述的C/SiC复合材料工字梁整体成型工装，其特征在于：

所述内模(3)与U型件(1)底面相对应的侧面为可拆卸结构。

3.根据权利要求1或2所述的C/SiC复合材料工字梁整体成型工装，其特征在于：

所述缝制孔的孔径为Ф3-6mm，孔心距为5-10mm。

4.一种C/SiC复合材料工字梁整体成型工艺，采用权利要求1所述的工装，其特征在于，包括以下步骤：

1)缝制

1.1)分别计算U型件的最大外型尺寸，并留出适当的锁边余量；

1.2)按照计算的U型件最大外型尺寸及所需壁厚裁剪碳布；

1.3)将裁剪好的碳布逐层叠放到一起；

1.4)将1：1缝制图纸贴在碳布中间对应U型件底面的位置处，按照缝制图纸对叠放的碳布进行缝制，缝制线间距为5-10mm；

2)组装

2.1)缝制完成后取下缝制图纸，将两个内模分别放置在缝制好的碳布上下两面对应U型件底面位置处；将限位块放入两个内模大端的凹槽内，再将两个内模大端内弓形夹分别夹在两个内模大端处，使内模大端内弓形夹的内侧面与内模大端面相抵；使用内模大端外弓形夹将两个叠放的内模大端夹紧，使两个叠放的内模被夹紧的两侧面与限位块两端齐平，同时使内模大端内弓形夹的外侧面与内模大端外弓形夹的内侧面相抵；使用内模小端弓形夹将两个叠放的内模小端夹紧；

2.2)将叠放在一起的碳布未夹紧部分均分，并分别向两侧的内模翻起，形成两个U型件，用两个碳布弓形夹分别将两侧翻起的碳布压紧在内模上；

2.3)按照预设厚度在两个U型件同侧铺设多层碳布，形成预制体，并继续用两个碳布弓形夹将铺设的多层碳布及两侧翻起的碳布压紧在内模上；

2.4)对预制体的上下两面进行对穿缝制；

2.5)取下两个碳布弓形夹，根据内模上通孔的位置，在预制体上引孔；

2.6)将上模和下模分别压在预制体的上下两面，并通过螺栓和螺母将上模、下模分别与两个叠放的内模连接，然后对预制体边缘进行锁边，锁边宽度为5-10mm；

3)采用CVI工艺对预制体进行热解碳界面层沉积；

4)采用CVI工艺对预制体进行SiC基体沉积，沉积至预制体达到预设密度，得到工字梁毛坯；

5)对工字梁毛坯外型进行数控加工至预设尺寸，得到C/SiC复合材料工字梁。

5.根据权利要求4所述的C/SiC复合材料工字梁整体成型工艺，其特征在于：

步骤2.2)和步骤2.3)之间还包括：

a)使用碳纤维将两个U型件之间的缝隙填充平整，再使用固体胶对碳纤维进行辅助固定。