[发明专利]一种适用于多腔结构的预浸料增强树脂传递成型方法

说明书

本发明公开了一种适用于多腔结构的预浸料增强树脂传递成型方法，针对待加工的多腔结构，使用有限元模拟软件对多腔结构进行注胶模拟，通过注胶模拟确定该多腔结构容易出现缺陷的特定区域；针对模拟后确定的容易出现缺陷的特定区域，对易出现缺陷的特定区域处采用预浸料铺贴填充，利用预浸料替换原预成型所使用的干织物或纤维；在该多腔结构的非容易出现缺陷的区域铺贴干纤维或织物预成型体；对多腔结构的容易出现缺陷的特定区域以及其余区域都进行相应的处理后，再使用RTM成型工艺对该多腔结构进行注胶及制件固化，制得具有多腔结构的复合材料制件。本方法能够解决现有RTM工艺中由于树脂与纤维的浸润不佳而产生的麻坑、孔洞、贫胶等一系列缺陷。

技术领域

本申请属于先进复合材料多腔结构件制造技术领域，尤其是一种适用于多腔结构的预浸料增强树脂传递成型方法。

背景技术

目前，我国在航空航天、重大装备等领域所采用的树脂基复合材料结构件大多采用预浸料/热压罐成型，但其高昂的工艺成本在一定程度上限制了复合材料在航空领域的扩大应用。近年来，随着复合材料低成本制造和大型复杂结构整体化成型的需求，以树脂传递模塑成型(RTM)、真空辅助灌注成型(VARI)等为代表的新型液体成型工艺应运而生。国内复合材料液体成型技术研究具有一定的基础，但多数研究单位没有关注成本分析和工程化应用，故而在业界留下了液体成型工艺比传统的热压罐工艺更加昂贵和质量不稳定的负面印象，实现型号应用的案例很少。在液体成型技术应用上，美国达到40％以上，日本30％，德国15％，而我国仅占3％左右，主要是因为国内企业在复合材料的低成本液体成型技术开发方面大多存在诸如技术力量不足，缺乏自主设计能力，生产工艺落后，无严格的质量检验体系，生产环境恶劣等一系列的问题，导致很多项目最终并未真正实现或达到预期目标。

特别是对于一些多腔、纵横筋的复杂结构件，传统的液体成型技术也存在一定技术难点。例如飞机的多腔格栅类结构，该结构因其具有良好的刚度及可设计性，逐步成为飞机主承力结构设计中常用的一种结构形式，但因气动、装配对其外形、内腔尺寸精度和结构整体化的要求使得传统的预浸料/热压罐工艺很难实现。而真空辅助树脂注射成型工艺(VARI)和树脂传递模塑成型工艺(RTM)等液体成型工艺在实现多腔格栅结构件的一体化化成型时，由于树脂对增强纤维的浸渍率不高，存在气孔、干斑、富树脂等缺陷，影响制品的使用性能和质量品质。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种适用于多腔结构的预浸料增强树脂传递成型方法，该工艺解决了现有RTM工艺中由于树脂与纤维的浸润不佳而产生麻坑、孔洞、贫胶等一系列缺陷，保证产品各部位质量一致性和性能稳定发挥。

本发明所采用的技术方案如下：

一种适用于多腔结构的预浸料增强树脂传递成型方法，包括如下步骤：

S1、针对待加工的多腔结构，使用有限元模拟软件对多腔结构进行注胶模拟，通过注胶模拟确定该多腔结构容易出现缺陷的特定区域；

S2、针对模拟后确定的容易出现缺陷的特定区域，对易出现缺陷的特定区域处采用预浸料铺贴填充，利用预浸料替换原预成型所使用的干织物或纤维；

S3、在该多腔结构的非容易出现缺陷的区域铺贴干纤维或织物预成型体；

S4、经过S2及S3中对多腔结构的容易出现缺陷的特定区域以及其余区域都进行相应的处理后，再使用RTM成型工艺对该多腔结构进行注胶及制件固化，制得具有多腔结构的复合材料制件。

进一步，在对多腔结构进行S2和S3的处理后，对多腔结构合模抽真空检查气密性，接着进行树脂注射、升温固化、降温、脱模的制件后处理。

进一步，S1中的注胶模拟是根据树脂注胶参数，采用有限元模拟软件对该多腔结构进行注胶模拟；所述树脂注胶参数包括注胶温度、树脂粘度和注胶温度下粘度适用期以及树脂在预制体干织物中的渗透率。

进一步，所述缺陷包括麻坑、孔洞、贫胶、干斑、富树脂。