[发明专利]一种复合材料风扇叶片与金属包边的胶接成型方法

说明书

本发明涉及一种复合材料风扇叶片与金属包边的胶接成型方法，主要涉及一种复合材料风扇叶片与金属包边的胶接成型方法。本发明通过对复合材料风扇叶片本体和金属包边分别进行定位控制，然后自适应扭转定位后得到复合材料叶片本体与金属包边的预组合体，再升温固化得到风扇叶片组合体的方法，实现了复杂扭转叶片结构与深V型槽薄壁扭转金属结构的胶接控制，显著提高了复合材料风扇叶片的抗外物冲击性能。

技术领域

本发明属于树脂基复合材料成型技术领域，特别是涉及一种复合材料风扇叶片与金属包边的胶接成型方法。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料具有轻质、高比强度、高比模量、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、便于大面积整体成形等独特的优点，已广泛应用于航空飞行器和发动机结构，成为航空装备的关键材料，其用量也已成为航空装备先进性的标志之一。复合材料风扇叶片是广泛应用于航空发动机的一种具有高精度要求的复合材料制件，复合材料叶片直接影响发动机的气动性能和噪音指标，同时还需要承受高速旋转产生的巨大的离心力、高速气流产生的气动力、叶片振动产生的疲劳载荷以及砂石、飞鸟等外来物的冲击等，对材料性能、成型质量和成型精度具有极高的要求。

为了保证发动机的安全性，风扇叶片通过抗异物冲击试验是发动机通过考核验证的必要条件，而复合材料风扇叶片本体自身很难承受飞机起飞时飞鸟或异物高速冲击产生的巨大能量(冲击速度可达300公里/小时以上)，常规的办法是在复合材料风扇叶片本体的前缘增加金属包边以提高复合材料风扇叶片的抗冲击能力。

然而，复合材料风扇叶片本体是一种大扭转变截面复杂曲面结构，而叶片前缘更是发生扭转曲面变形最大的区域，而与之配合的金属包边是一种深V槽型扭转结构件，且自身刚性较强，二者的胶接匹配非常困难。首先，为了保证金属与复材的胶接界面强度，金属包边与复合材料风扇叶片本体的单侧胶层厚度必须控制在0.2mm～0.4mm范围以内，如果金属包边与复合材料风扇叶片本体的单侧胶层厚度超差，会导致界面强度下降无法满足发动机设计强度要求，而异形结构的胶层厚度控制是非常困难的；另外，为了保证胶接后叶片整体的气动外形，对复合材料风扇叶片本体和金属包边的相对位置关系有较高的精度要求，通常为±0.2mm，如果复合材料风扇叶片本体和金属包边的相对位置关系发生偏移，则无法满足发动机气动的要求，而复合材料叶片本体和金属包边为自由状态曲面，没有定位基准，相对位置的精度控制也是非常困难的。

因此，为了使复合材料风扇叶片能够在发动机上应用，需要有一种方法确保复合材料风扇叶片本体和金属包边胶接时的相对位置精度及胶接强度。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例针对复合材料风扇叶片与金属包边两种复杂异型结构，提出一种高精度定位胶接成型的方法。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种复合材料风扇叶片与金属包边的胶接成型方法，复合材料风扇叶片组合体由复合材料风扇叶片本体和金属包边胶接而成，其特征在于，所述的成型方法至少包括以下步骤S110～步骤S170：

步骤S110，将限位球用胶黏结在所述金属包边的尖部和尾部内腔后备用；

步骤S120，将所述金属包边以其V型槽朝上方可拆卸地固定在专用的包边定位装置上，所述包边定位装置匹配电机后，具有带动所述金属包边实现XY平面0°～360°的旋转功能，调控所述包边定位装置的角度，使其与复合材料风扇叶片本体的插入角度匹配；

步骤S130，将纱网包裹在所述复合材料风扇叶片本体的前缘上，然后在纱网上放置胶膜，抽真空定型后备用；

步骤S140，将所述复合材料风扇叶片本体以其前缘)朝下可拆卸地固定在专用的叶片定位装置上，所述叶片定位装置匹配电机后，具有带动所述复合材料风扇叶片本体实现Z向上下升降功能；