[发明专利]一种单向纤维纱复合材料板件RTM成型工艺方法

说明书

本发明属于复合材料液体成型技术领域，涉及一种单向纤维纱复合材料板件RTM成型工艺方法，本发明通过将干态纤维纱缠绕到带孔的平板芯模上，然后将缠绕好纤维纱的平板芯模放置到RTM成型模具的模腔中，本发明在纤维纱的表面放置导流层，大大缩短了树脂浸润纤维预制体的路径，减短渗透时间，解决缠绕纤维纱纤维体积含量高、渗透率低，RTM成型树脂无法充分浸润的问题，完成RTM成型复合材料制件设计所需组分材料性能测试试验件制备。

技术领域

本发明涉及复合材料液体成型技术领域，特别是涉及一种单向纤维纱复合材料板件RTM成型工艺方法。

背景技术

复合材料由于其比强度、比模量高，抗疲劳性能好以及材料性能可设计性等优点，已广泛应用于航空航天领域。复合材料设计是其开发与应用的重要环节，对复合材料发展有重要意义。复合材料设计的目的是实现材料性能的优化，获得最佳的综合性能。要对复合材料进行设计，前提是需要获得组分材料的性能。复合材料的性能与其制造工艺息息相关，所以复合材料设计需要结合其成型工艺来进行。在进行热压罐成型的复合材料制件设计时，其组分材料的性能很容易获得。但是在进行RTM成型工艺的复合材料制件设计时，由于其增强材料是干态纤维，而干态纤维纱无法铺叠，所以只能测试其单根纤维纱沿纤维方向的性能而很难获得垂直于纤维和纤维纱之间的各种性能，这无法满足设计对组分材料各项性能的需求。目前，液体成型复合材料制件组分材料的性能大多采用单向帘子布成型后的复合材料性能来表征，但是单向帘子布由于其纬向玻璃纤维纱的存在，一方面对材料各种性能有很大的影响，另一方面，会导致成型后的复合材料纤维体积含量偏低，这将给复合材料的设计造成很多不确定性。此外，传统RTM成型工艺仅适合纤维体积含量处于53％～58％的复合材料成型，对于纤维体积含量更高、渗透率更低的的单向组分材料，很难保证成型质量。

因此，发明人提供了一种单向纤维纱复合材料板件RTM成型工艺方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种单向纤维纱复合材料板件RTM成型工艺方法，解决了现有技术的RTM成型工艺组分材料性能试验件不易制备的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种单向纤维纱复合材料板件RTM成型工艺方法，该RTM成型工艺方法至少包括以下步骤S110～步骤S140：

步骤S110，在带孔的平板芯模上涂抹脱模剂或者粘贴脱模布；

步骤S120，将预定重量的干态纤维纱单向缠绕在带孔的所述平板芯模上，所述干态纤维纱的重量为m＝V×f×ρ，其中，V表示设计缠绕纤维纱的体积，f表示设计纤维纱的体积含量，ρ表示纤维密度；

步骤S130，将预定厚度的垫板放置在RTM成型模具的模腔中，在所述垫板上依次放置导流层、多孔垫板、脱模布、缠绕纤维纱的平板芯模，并在缠绕纤维纱的平板芯模上对称地依次放置脱模布、多孔垫板和导流层，然后在带缠绕纤维纱的平板芯模的四周装上与其相同厚度的辅助材料，用于填满模腔的空腔，阻止注射树脂时从边缘空腔流出；

步骤S140，将RTM成型模具的上下模具组装，并在模具中注射树脂，使纤维纱复合材料板芯模固化后脱模成型。

进一步地，在步骤S110中，若在带孔的平板芯模上粘贴脱模布，需将脱模布与平板芯模的孔打通。

进一步地，在步骤S120中，缠绕纤维纱的体积V通过缠绕纤维纱在平板芯模上的尺寸和厚度计算得到。

进一步地，在步骤S120中，单向缠绕的所述纤维纱可采用碳纤维、玻璃纤维或者芳纶纤维。

进一步地，在步骤S120中，在所述平板芯模上的非缠绕纤维纱区域，垫有与缠绕纤维纱厚度相同的铝块或者钢块。