CN103192528B - 一种钛合金和复合材料件共固化成型的方法 - Google Patents
一种钛合金和复合材料件共固化成型的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于复合材料与钛合金板共固化技术，涉及一种钛合金和复合材料件共固化成型的方法。本发明使用金属压模工装，实现了钛合金板件与高温碳纤维预浸料的共固化成型，避免了钛合金板件因曲率过大与复合材料件胶接质量不高的影响，提高了产品质量稳定性。另外胶膜J-99B与膨胀胶膜J-94的组合使用，在提升了胶接质量的同时也对胶接面间隙进行了填充，避免了胶接面出现间隙的可能性，同时不使用金属连接件进行连接降低了产品重量，保证了产品强度，提高了产品使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于复合材料与钛合金板共固化技术，涉及一种钛合金和复合材料件共固化成型的方法。
背景技术
目前，复合材料被广泛应用于直升机结构零件制造。由于设计需求，个别复合材料件需要具有承载高温、抗冲击的特性，为满足这种设计需求，复合材料件表面粘接钛合金板件来达到特性需求。因此，钛合金板件与复合材料件的粘接质量，是反映复合材料件局部表面抗高温的指标。所以，复合材料件表面与钛合金板件的粘接工艺方法影响着零件抗高温、抗冲击的特性。
传统的金属板件与复合材料件表面粘接的工艺方法：
1.常温胶接法
为防止复合材料二次固化变形，一般使用常温胶对金属板件与复合材料件表面进行粘接
该方法胶接质量稳定性差，胶接面强度低。
2.常温胶铆法
由于常温胶接使金属板件与复合材料件表面的胶接强度不高，在进行常温胶接完后，使用抽芯锚钉对金属板件与复合材料件进行加强连接
该方法对复合材料表面造成一定损伤，使用铆钉增加了产品重量同时影响产品使用寿命。同时,受产品结构和铆钉使用要求的影响,该方法无法在大曲率复合材料件上使用,制约复合材料件成型技术的发展。
发明内容
本发明的目的是提出一种复合材料表面损伤小，产品重量轻，并且能够适用于大曲率钛合金和复合材料件共固化的成型方法。
本发明的技术解决方案是，
1)制备共固化工装
根据产品数模要求，制造共固化工装，工装所用材料为铝或钢，工装结构为上、下压模；
2)铺层固化
首先，根据产品要求，进行复合材料件铺层，在铺层工序完成后，在复合材料件铺层胶接表面铺胶膜J-99B，将酸洗后的钛合金板胶接面在8小时内喷底胶J-100，在复合材料件铺层胶接表面胶膜J-99B上局部区域添加膨胀胶膜J-94，将钛合金板放在复合材料件表面；
3)固化成型
热压罐固化，温度变化为：先中温固化：温度135℃±5℃，恒温1小时，后高温固化：温度180℃±5℃，恒温2.5小时，升温速率最大2℃／分钟、降温速率3℃／分钟，60℃以下卸压、40℃以下出炉。
所述的复合材料件为高温碳纤维预浸料。
本发明具有的优点和有益效果，本发明使用金属压模工装，实现了钛合金板件与高温碳纤维预浸料的共固化成型，避免了钛合金板件因曲率过大与复合材料件胶接质量不高的影响，提高了产品质量稳定性。另外胶膜J-99B与膨胀胶膜J-94的组合使用，在提升了胶接质量的同时也对胶接面间隙进行了填充，避免了胶接面出现间隙的可能性，同时不使用金属连接件进行连接降低了产品重量，保证了产品强度，提高了产品使用寿命。
附图说明
图1是本发明中高温碳纤维预浸布与钛合金板件胶接面结构示意图。
图中，1.高温碳纤维预浸料，2.膨胀胶膜J-94，3.胶膜J-99B，4.钛合金板件
具体实施方式
1)制备共固化工装
根据产品数模要求，制造共固化工装，工装所用材料为铝或钢，工装结构为上、下压模；
2)钛合金板件准备工作
将钛合金板件4进行酸洗，酸洗完成后，在8小时内在胶接面做喷底胶J-100处理；
3)铺层和合模
首先，根据产品结构要求，进行复合材料件1铺层，在铺层工序完成后，在复合材料件1铺层胶接表面铺胶膜2（J-99B），将酸洗后的钛合金板4胶接面喷底胶J-100，在复合材料件1铺层胶接表面胶膜2（J-99B）上局部区域（胶接面曲率相对较大区域、区域大小与曲率相对较大区域相对应）添加膨胀胶膜3（J-94），将钛合金板4放在复合材料件表面后，将上、下压模进行合模。
工作环境为：在空调间内操作，温度：18-24℃、湿度：40-65％，清洁无尘。
1)固化和清理
热压罐固化，温度变化为：先中温固化（中温135℃±5℃、1小时），后高温固化（高温180℃±5℃、2小时+30分钟），升温速率最大2℃／分钟、降温速率3℃／分钟，60℃以下卸压、40℃以下出炉，出炉后清理产品表面。
实施例
首先，根据某产品结构要求，进行复合材料件铺层，在完成5层高温碳纤维预浸料铺层工序后（尺寸为500㎜×500㎜），在复合材料件铺层胶接表面铺胶膜J-99B（尺寸为300㎜×300㎜），将酸洗后的钛合金板胶接面喷底胶J-100，在复合材料件铺层胶接表面胶膜J-99B上局部区域（R角大于9区域）添加膨胀胶膜J-94(尺寸为200㎜×200㎜)，将钛合金板放在复合材料件表面后，将上、下压模进行合模。
Claims (1)
1.一种钛合金和复合材料件共固化成型的方法，其特征是，
1)制备共固化工装
根据产品数模要求，制造共固化工装，工装所用材料为铝或钢，工装结构为上、下压模；
2)铺层固化
首先，根据产品要求，进行复合材料件铺层，在铺层工序完成后，在复合材料件铺层胶接表面铺胶膜J-99B，将酸洗后的钛合金板胶接面在8小时内喷底胶J-100，在复合材料件铺层胶接表面胶膜J-99B上局部区域添加膨胀胶膜J-94，将钛合金板放在复合材料件表面，所述的复合材料件为高温碳纤维预浸料；
3)固化成型
热压罐固化，温度变化为：先中温固化：温度135℃±5℃，恒温1小时，后高温固化：温度180℃±5℃，恒温2.5小时，升温速率最大2℃/分钟、降温速率3℃/分钟，60℃以下卸压、40℃以下出炉。
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