[发明专利]一种复合材料增材与激光冲击致密化复合制造方法及装置

说明书

本发明涉及一种复合材料增材与激光冲击致密化复合制造方法，包括：对预浸料进行表面处理；将表面处理后的预浸料加热至软化态的预浸料；对基板及软化态的预浸料进行预热；将预热后的软化态的预浸料按照预定轨迹沉积成形；对沉积成形后的预浸料进行激光冲击强化。本发明还涉及一种复合材料增材与激光冲击致密化复合制造装置。该复合材料增材与激光冲击致密化复合制造方法及装置的目的是解决复合材料层层增材/传统预浸料铺丝铺带制造过程中层间结合力低的问题。

技术领域

本发明涉及复合材料成形技术领域，具体涉及一种复合材料增材与激光冲击致密化复合制造方法及装置。

背景技术

纤维增强复合材料在航空航天领域的大量应用不但减轻了结构重量，而且通过结构和功能的一体化设计可提高装备的性能和质量。其中，高强度纤维不仅具有低密度、高强度、高弹性，而且还具有耐温、耐药、低电阻、低扩展的优良特性。

复合材料的高强度依赖于聚合物的粘接对纤维的粘接性能的牢固程度，粘接性能好，可使树脂能够均匀传递载荷至纤维，产生了协同效应，使材料的综合力学性能大大提高。具体分为两种，一种是热固性树脂基复合材料，通常采用手糊成形法、喷射成形法、模压成形法、注射成形法、RTM成形法等；另一种是热塑性树脂基复合材料，通常采用模压成形法、注射成形法、RTM成形法、真空热压成形法、缠绕成形法等。所有的成形工艺均需要有模具，致使装备和产品的研制周期长，成本高，应用范围深度和广度受限。

现有复合材料增材或传统预浸料铺丝铺带自动或手动制造工艺中，均具有典型的点-线-面-体的结构体征，使其可以成形制造较复杂的零件，但是较复杂或者较大的整体化构件无法直接放入热压罐中整体致密化，因此，该工艺制造的复合材料构件层间结合力主要依靠沉积过程树脂之间的粘着力，这使得层间强度远低于经过热压罐成形后的成形状态，导致无法达到所需的力学性能。损伤破坏时极易造成层间剥离，影响构件整体质量和结构完整性。而传统的辊压方法，就其本质，只能算是微线段的一维压力加工方法，而复材的主要强度是由高强度的纤维和树脂良好的固化/固结的整体化来体现，微线段的一维压力会导致本身结合不强的远端复合材料翘曲变形，降低成形精度和整体化性能。因此树脂和纤维的整体均匀密实结合程度是目前树脂基复合材料增材/非热压罐成形制造的关键问题。

因此，发明人提供了一种复合材料增材与激光冲击致密化复合制造方法及装置。

发明内容

（1）要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种复合材料增材与激光冲击致密化复合制造方法及装置，解决了复合材料层层增材/传统预浸料铺丝铺带制造过程中层间结合力低的技术问题。

（2）技术方案

本发明的第一方面提供了一种复合材料增材与激光冲击致密化复合制造方法，包括以下步骤：

对预浸料进行表面处理；

将表面处理后的预浸料加热至软化态的预浸料；

对基板及所述软化态的预浸料进行预热；

将预热后的软化态的预浸料沉积成形；

对沉积成形后的预浸料进行激光冲击强化。

进一步地，所述对预浸料进行表面处理，具体为：

通过预浸树脂纤维丝盘及送进机构将所述预浸料送入纤维表面处理装置进行表面处理。

进一步地，所述对沉积成形后的预浸料进行激光冲击强化，具体为：

采用单点激光、多点激光及脉冲激光中的任一种，或多振镜辅助与三种激光中的一种或多种的组合形式对沉积成形后的预浸料进行激光冲击强化。

进一步地，依据成形材料的固化/固结时间，采用激光冲击强化系统与辊轧系统物理同步或异步进行。

进一步地，当成形材料的固化/固结时间大于设定时间时，采用激光冲击强化系统与辊轧系统物理异步进行；