CN103802332A - 填充0°碳纤维预浸料预成型工装及预成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种填充0°碳纤维预浸料预成型工装和成型工艺，工装包括成型压板、成型芯模、底板和限位挡块，若干成型芯模紧密平行排列于底板上，成型芯模的倒角与长桁的R角一致，填充0°碳纤维预浸料位于芯模倒角处，压板位于芯模上方，在两端的芯模外侧分别设有限位挡块。工艺方法如下：1）预成型工装的制造；2）填充0°碳纤维预浸料理论用量的计算；3）填充0°碳纤维预浸料：量取0°碳纤维预浸料，裁成3mm-4mm纤维束，将裁好的0°碳纤维预浸料放入预成型工装填充，使用刮板轻轻压实，在70-80℃加温平台上真空压实15min后转移至常温工作台泠却后取出。本发明提高了长桁成型质量，极大改善长桁制造后形状不规则情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种长桁填充0°碳纤维预浸料预成型工装及预成型工艺，用于复合材料工字型、T字型等长桁三角区填充纤维的预成型，以确保复合材料长桁三角区域内填充充实，保证长桁质量，属于复合材料成型技术领域。
背景技术
某机型平尾壁板、垂尾壁板等均为复合材料制作，加强筋为工字型长桁。复合材料制造工字型长桁，分为6部分进行制造，分别为左U字型结构、右U字型结构，上方三角区域填充0°碳纤维预浸料，覆盖纤维层压板；下方三角区域填充0°纤维预浸料，覆盖纤维层压板。在制造过程中，左右U字型结构均有预成型工装保证零件形状；上、下盖板为典型平面层压板结构，平整平板可确保形状准确；而填充0°碳纤维预浸料，成型后为三角结构，没有成型工装确保其形状准确。目前工艺是量取一定宽度预浸料，将其搓制成卷，直接放入组合好的左右U字型结构的长桁上，使用刮板等工具压平后将上、下盖板放入其中。成型时，填充0°碳纤维预浸料为卷状坯料，与左、右U字型坯料组合时形成的三角形状不同，由于固化时温度较高，填充0°碳纤维预浸料、U字型坯料受热变为软化状态，因没有外围限制，填充0°纤维和左、右U字型坯料形状均不可控，成型后纤维出现了局部的弯曲变形，造成长桁局部质量问题，如空隙、表面凹痕等质量缺陷，对长桁强度和力学性能产生很大的影响。
发明内容
本发明的目的正是针对上述工艺中填充0°碳纤维预浸料的成型问题，提供一种复合材料填充0°碳纤维预浸料预成型工装及预成型工艺，以保证长桁制造过程中三角区填充0°碳纤维预浸料的预成型，从而确保长桁制造各组成部分形状规则，配合完全，改善长桁内部质量，减小长桁立边分层几率，将上缘条厚度控制在理论范围。
本发明采用的技术方案是：
填充0°碳纤维预浸料预成型工装，包括成型压板、成型芯模、底板和限位挡块，若干成型芯模紧密平行排列，并且位于底板上，成型芯模的倒角与长桁的R角一致，填充0°碳纤维预浸料位于芯模倒角处，压板位于成型芯模上方，在两端的成型芯模外侧分别设有限位挡块。
填充0°碳纤维预浸料预成型工艺方法，方法如下：
1）预成型工装的制造：工装采用钢制；
2）填充0°碳纤维预浸料理论用量的计算，确定预浸料用量；
3）填充0°碳纤维预浸料：量取计算所得的0°碳纤维预浸料，裁成3mm-4mm纤维束，将裁好的0°碳纤维预浸料放入预成型工装填充，使用刮板轻轻压实，在70-80℃加温平台上真空压实15min，将预成型工装转移至常温工作台，泠却至室温，取出预成型填充0°碳纤维预浸料。
上述的填充0°碳纤维预浸料预成型工艺方法，所述的真空压实工艺为：将放置好填充0°碳纤维预浸料的工装一侧放置真空嘴，工装上面铺隔离膜、透气材料和真空袋，透气材料要大出隔离膜，以确保疏导真空，通过密封胶条将真空袋粘接在底板上，将封装真空袋的工装转移至加温平台上通过真空设备连接真空嘴抽真空压实。
本发明的有益效果：本发明通过成型芯模和压板组成的填充0°碳纤维预浸料预成型工装，用以确保填充0°碳纤维预浸料的预成型；通过进行得到理论填充纤维束用量，得出生产时所需合适用量；通过现场试验得到裁制0°碳纤维预浸料的合理方法，并得到填充0°碳纤维预浸料预成型方案；采用封装真空袋的办法在保证真空的情况下实现预成型工装加热和冷却，从而得到具有一定刚度的预成型填充0°碳纤维预浸料。
附图说明
图1是典型复合材料工字型长桁结构示意图。
图2是复合材料工字型长桁组合形式示意图。
图3是填充0°碳纤维预浸料用量的计算。
图4是填充0°碳纤维预浸料成型工装示意图。
图5芯模倒角形式示意图。
图6填充0°碳纤维预浸料预成型示意图。
具体实施方式
参见附图1，图中显示典型复合材料制工字型长桁结构形式，附图2显示复合材料制工字型长桁制造组成部分，填充0°碳纤维预浸料1是按照以往工艺方法，在加温平台搓制成卷状态；
参看图3为填充0°碳纤维预浸料用量的计算方法，采用下公式进行计算：
b=[2r*r-(πr2/2)]/h
b为预浸料单层宽度；
r为长桁外R角；
π为常数；
h为预浸料单层固化厚度。
参见图4，为填充0°碳纤维预浸料预成型工装形式，包括成型压板2、成型芯模3、底板4和限位挡块5，若干成型芯模3紧密平行排列，并且位于底板4上，成型芯模3的倒角与长桁的R角一致，填充0°碳纤维预浸料位于芯模3倒角处，压板2位于芯模3上方，在两端的芯模3外侧分别设有限位挡块5。其中成型芯模3根据长桁理论尺寸制造倒角，如图5所示，倒角大小同工字型、T字型长桁大小。使用时，将成型芯模3紧密排列放置在底板4上，成型芯模3两侧使用限位挡块5固定，以确保成型芯模3的紧密排列。将经过计算和量取，将裁成3mm-4mm纤维束的填充0°碳纤维预浸料1放置于成型芯模3之间，使用刮板对其轻轻压实，上方放置压板2，以压实填充0°碳纤维预浸料1，使其预成型。
参看图6，将放置好填充0°碳纤维预浸料1的工装一侧放置真空嘴9，工装上面铺隔离膜6、透气材料7和真空袋8，透气材料7要大出隔离膜6，以确保疏导真空，通过密封胶条10将真空袋8粘接在底板4上，将封装真空袋8的工装转移至80℃加温平台上，抽真空加温压实15min，通过真空设备连接真空嘴9抽真空，使压力作用在压板2上，以压实填充0°碳纤维预浸料1，然后转移至室温工作台，待工装冷却至室温，拆开真空袋8，取出完成预成型的填充0°碳纤维预浸料，用于长桁组合。
采用填充0°碳纤维预浸料预成型工艺后，长桁成型质量有了很大的提高，极大改善长桁制造后形状不规则情况，有效控制长桁上缘条厚度，防止立边出现空隙等缺陷。
Claims (3)
1.填充0°碳纤维预浸料预成型工装，其特征在于：包括成型压板（2）、成型芯模（3）、底板（4）和限位挡块（5），若干成型芯模（3）紧密平行排列，并且位于底板（4）上，成型芯模（3）的倒角与长桁的R角一致，填充0°碳纤维预浸料位于芯模（3）倒角处，压板（2）位于成型芯模（3）上方，在两端的成型芯模（3）外侧分别设有限位挡块（5）。
2.填充0°碳纤维预浸料预成型工艺方法，其特征在于方法如下：
1）权利要求1所述的预成型工装的制造：工装采用钢制；
2）填充0°碳纤维预浸料理论用量的计算，确定预浸料用量；
3）填充0°碳纤维预浸料：量取计算所得的0°碳纤维预浸料，裁成3mm-4mm纤维束，将裁好的0°碳纤维预浸料放入预成型工装填充，使用刮板轻轻压实，在70-80℃加温平台上真空压实15min，将预成型工装转移至常温工作台，泠却至室温，取出预成型填充0°碳纤维预浸料。
3.如权利要求1所述的填充0°碳纤维预浸料预成型工艺方法，其特征在于：所述的真空压实工艺为：将放置好填充0°碳纤维预浸料（1）的工装一侧放置真空嘴（9），工装上面铺隔离膜（6）、透气材料（7）和真空袋（8），透气材料（7）要大出隔离膜（6），以确保疏导真空，通过密封胶条（10）将真空袋（8）粘接在底板（4）上，将封装真空袋（8）的工装转移至加温平台上通过真空设备连接真空嘴（9）抽真空压实。
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