[发明专利]一种碳纤维复合材料矩形加筋管件的成型方法

摘要

本发明涉及一种碳纤维复合材料矩形加筋管件的成型方法，属于碳纤维增强树脂基复合材料结构成型技术领域。使用本发明制备的碳纤维增强树脂基复合材料矩形加筋管件加强筋不会发生扭曲变形，管件内腔圆角和外形圆角均比较规则，减少了应力集中点，从而保证产品的力学性能；另外使用该方法操作简单，产品质量可靠度高。本发明的优点在于缠绕芯模均为刚性模具，能充分利用缠绕设备，效率较高；装模脱模简单易操作。成型压力稳定可控。

主权项

一种碳纤维复合材料矩形加筋管件的成型方法，待成型的矩形加筋管件的横截面为“日”字形结构；中间的一条筋将该矩形管件的内腔分为两个矩形空腔，即左侧空腔和右侧空腔；左侧空腔和右侧空腔均贯通于管件长度方向；其特征在于该成型方法的步骤为：1）制备缠绕芯模：缠绕芯模包括连接件、两件芯模、定位销A、螺钉和螺栓；芯模的形状与左侧空腔或右侧空腔形状一致；2）制备成型外模：成型外模包括底座、两件侧板、盖板、定位销B、定位销C和吊环螺钉；底座、两件侧板、盖板围成的空腔与待成型的矩形加筋管件的外形尺寸一致；盖板上带有U型定位槽，两件侧板和底座上有定位销孔；3）将步骤1）中的其中的一件芯模固定在缠绕设备上，在该芯模的表面缠绕碳纤维预浸料丝束，缠绕厚度为待成型的矩形加筋管件壁厚的1/2，缠绕完成后将该芯模连同缠绕层一起从缠绕设备上取下；将步骤1）中的另一件芯模固定在缠绕设备上，在该芯模的表面缠绕碳纤维预浸料丝束，缠绕厚度为待成型的矩形加筋管件壁厚的1/2，缠绕完成后将该芯模连同缠绕层一起从缠绕设备上取下；在两件芯模都缠绕完成后，在每件缠绕层的表面依次铺放带孔隔离膜、吸胶纸、透气氟布及透气毡；铺放完成后将两件芯模分别使用真空袋膜和密封胶条封装，然后放入热压罐内进行吸胶预压；吸胶预压温度为65‑85℃，吸胶预压压力为0.2‑0.35MPa；吸胶预压的时间为15‑30min；吸胶完成后，泄压、降温至室温后，脱除真空袋膜、透气毡、透气氟布、吸胶纸、带孔隔离膜，得到两件预压后的层合体；4）使用连接件、定位销A、螺钉和螺栓将两件预压后的层合体装配在一起， 形成缠绕组合模，将缠绕组合模安装在缠绕设备上，在缠绕组合模的表面缠绕碳纤维预浸料丝束，缠绕厚度为待成型的矩形加筋管件壁厚的1/2，将缠绕组合体从缠绕设备上拆下；5）将步骤4）得到的缠绕组合体安装在OPP带缠绕设备上，设定OPP带的缠绕预紧力为30‑50N，缠绕螺距为2‑4mm，然后将OPP带缠绕在缠绕组合体上，最后使用胶带紧固，将缠绕体从OPP带缠绕设备上拆下；6）将步骤5）得到的缠绕体居中放置在成型外模底座上，拆除缠绕体上的连接件、螺钉和螺栓；在底座的定位销孔内安装定位销B，在两件侧板的定位销孔内安装定位销C；然后将两件侧板通过定位销B定位在底座上，将盖板通过定位销C定位在侧板上，使得两件侧板、盖板、底座围成的腔体与缠绕体的外表面贴合；两件侧板可以通过定位销B沿定位销B的轴向滑动，盖板可以通过定位销C沿定位销C的轴向滑动；7）将步骤6）得到的组合体表面依次铺放透气氟布及透气毡；铺放完成后整体使用真空袋膜和密封胶条封装，然后放入热压罐内固化成型，固化成型温度为150‑170℃，固化成型压力为0.5‑0.7MPa，固化成型时间1‑3h，固化成型完成后，泄压、降温至室温后，脱除真空袋膜、透气毡、透气氟布，然后将成型外模和定位销A进行脱除，最后将产品连同芯模安装在脱模设备上，脱出芯模后得到碳纤维复合材料矩形加筋管件。