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CN110815867A - 一种用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫及其应用 - Google Patents

一种用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫及其应用 Download PDF

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马秀菊
郭渊
倪敏轩
黎玉钦
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Abstract

本发明公开了一种用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫及其应用，所述简易柔性均压垫包括脱模布层和纤维布层，所述脱模布层铺贴在纤维布层上；该简易柔性均压垫主要是用于辅助复合材料零件热压罐成型工艺。相比于传统压力垫，本发明简易柔性均压垫结构简单、制作成本低、制备周期短，且本发明简易柔性均压垫的柔性比压力垫好，在辅助成型过程中与复合材料零件匹配度好，更好地保证了复合材料零件成型后的表面平滑度。

Description

一种用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫及其应用
技术领域
本发明涉及一种用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫及其应用。
背景技术
树脂基碳纤维复合材料具有比强度、比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，尺寸稳定性好等优越的性能，是目前航空、航天、交通等领域中应用十分广泛的高性能结构材料。在多种碳纤维复合材料成型工艺中，热压罐工艺具有成型温度和压力均匀，对于不同材料、外形、尺寸及结构的零件具有很好的适应性，因而成为了研究和制造航空航天高品质复合材料构件的主要工艺方法之一。
在使用热压罐工艺成型复合材料零件时，由于热压罐内压力较高，真空袋、透气毡等辅助材料的褶皱和纹理会不可避免地反应到零件成型表面，因此，业内通常使用金属或橡胶压力垫辅助成型，以保证零件贴袋面光滑平整，满足零件装配等对表面提出的要求。
目前复合材料零件辅助成型压力垫采用橡胶与玻纤共固化成型的工艺制备，其制备工艺相对复杂、制备周期长和造价高，且压力垫柔性较差。对于平面型复合材料零件，可以寻找无需固化成型且柔性好的均压垫来替代传统压力垫。但使用金属或橡胶压力垫主要存在以下几个问题：（1）金属压力垫成本较低，但需要预成型，且随形性相对较差，存放时易变形、易划伤受损，导致零件固化时受压不均匀，或局部富树脂、表面损伤等问题；（2）橡胶压力垫制造时，需要制造压力垫成型工装，使用橡胶及内部增强纤维固化出相应的型面，随形性好，但成本较高，制造过程复杂，且橡胶高温易氧化，多次进罐后存在变形、表面损伤等问题，影响零件质量，可重复使用次数较少。因此，使用传统压力垫方案制造零件时，制备工艺相对复杂、制备周期长、造价高、后期维护不便捷，这些缺点在制造简单平面或曲面零件时尤为明显。
发明内容
为了克服上述的传统压力垫存在的不足，本发明提供了一种用于复合材料热压罐成型工艺的简易柔性均压垫，其质量轻，不易变形，可在零件固化提供均匀的压力，并能避免纤维布吸收树脂影响零件厚度。具体技术方案如下：
首先本发明提供一种用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫，该简易柔性均压垫包括脱模布层和纤维布层，所述脱模布层铺贴在纤维布层上形成简易柔性均压垫。
前述的用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫，所述脱模布层为单面带胶的PTFE脱模布，其带胶面铺贴在纤维布层上。
前述的用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫，所述纤维布层为干态聚酯可剥布制成。
其次，本发明还提供一种含有前述简易柔性均压垫的复合材料热压成型装置，该装置包括简易柔性均压垫、复合材料零件成型模具底板和密封材料；所述复合材料零件成型模具底板上放置有复合材料预成型零件，所述简易柔性均压垫压在复合材料预成型零件上；所述密封材料包括真空袋和密封胶条，所述真空袋覆盖在简易柔性均压垫上，所述密封胶条将真空袋贴设在复合材料预成型零件四周的复合材料零件成型模具底板上。
另外，本发明还提供一种前述的简易柔性均压垫的使用方法，包括步骤如下：
1）覆盖均压垫：将前述的简易柔性均压垫的脱模布的一面朝下铺贴覆盖在复合材料预成型零件上；
2）剪拼：根据复合材料预成型零件的型面、尺寸对步骤1）中所述的简易柔性均压垫进行剪口和拼接，以保证简易柔性均压垫能够完全覆盖复合材料预成型零件的表面；
3）封装：将步骤2）中的复合材料预成型零件及简易柔性均压垫一同封装，将简易柔性均压垫紧密贴合在复合材料预成型零件的表面；
4）固化成型：将步骤3）中封装好的复合材料预成型零件连同简易柔性均压垫一同送入热压罐进行热压，使复合材料预成型零件固化成型，出罐冷却后，将简易柔性均压垫揭开脱模后即可获得成型的复合材料零件。
作为优选的技术方案的，步骤2）中，所述拼接为使用压敏胶带进行拼接固定。
作为优选的技术方案的，步骤3）中，所述封装为使用真空袋和密封胶条将简易柔性均压垫和复合材料预成型零件进行真空封装在复合材料零件成型模具底板上，并在封装前铺贴导气材料。
本发明的有益效果是：
相比于传统压力垫，本发明简易柔性均压垫结构简单、制作成本低、制备周期短，且本发明简易柔性均压垫的柔性比压力垫好，在辅助成型过程中与复合材料零件匹配度好，更好地保证了复合材料零件成型后的表面平滑度。
附图说明
图1为本发明简易柔性均压垫结构示意图；
图2为本发明简易柔性均压垫与复合材料零件封装结构示意图。
图中：1、脱模布层；2、纤维布层；3、简易柔性均压垫；4、复合材料预成型零件；5、真空袋；6、密封胶条；7、复合材料零件成型模具底板；8、导气材料。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施是一种用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫，如图1所示，包括脱模布层1和纤维布层2，所述脱模布层1铺贴在纤维布层2上形成简易柔性均压垫3。其中，所述脱模布层1为单面带胶PTFE脱模布，其带胶面铺贴在纤维布层2上；所述纤维布层2所使用的纤维布为干态聚酯可剥布。在某些实施例中可使用单独的聚酯可剥布直接覆盖在复合材料制件的预浸料上，但由于其容易吸附树脂，使成型的制件厚度变薄，降低复合材料制件的合格率，本实施中通过在干态聚酯可剥布与复合材料预浸料接触的一面加一层PTFE脱模布，有效解决了这一问题，同时保证制件的表面平整光滑。
在制作本实施例所述的用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫时，首先按照复合材料零件尺寸的大小裁剪出略大于零件尺寸的纤维布，若纤维布幅宽小于零件，则可以裁剪多块纤维布，以保证纤维布能够完全覆盖零件表面，并在纤维布一面铺贴一层脱模布，铺贴时注意消除褶皱，即可制备出前述的均压垫。
在使用该简易柔性均压垫进行复合材料热压成型时，其装置包括简易柔性均压垫3、复合材料零件成型模具底板7和密封材料；所述复合材料零件成型模具底板7上放置有复合材料预成型零件4，所述简易柔性均压垫3压在复合材料预成型零件4上；所述密封材料包括真空袋5和密封胶条6，所述真空袋5覆盖在简易柔性均压垫3上，所述密封胶条6将真空袋5贴设在复合材料预成型零件4四周的复合材料零件成型模具底板7上，从而使简易柔性均压垫3压实复合材料预成型零件4，并将二者封装在复合材料零件成型模具底板7上。
实施例2
本实施例提供一种实施例1所述的简易柔性均压垫的应用，其主要是用于辅助复合材料零件热压罐成型工艺，包括步骤如下：
1）覆盖均压垫：将实施例1中所述的简易柔性均压垫3的脱模布层1的一面朝下铺贴覆盖在复合材料预成型零件4上；
2）剪拼：根据复合材料预成型零件4的型面、尺寸，在零件拐角、曲率变化区等位置对步骤1中所述的简易柔性均压垫3进行剪口，使用压敏胶带进行拼接固定，以保证简易柔性均压垫3能够完全覆盖复合材料预成型零件4的表面；
3）封装：使用真空袋5和密封胶条6将步骤2中的复合材料预成型零件4及简易柔性均压垫3一同封装在复合材料零件成型模具底板7上，如图2所示；同时使简易柔性均压垫3紧密贴合在复合材料预成型零件4的表面。在一些实施例中，在封装前可再铺贴一层聚酯纤维导气毡作为导气材料8，使制件在固化过程中将内部产生的挥发性气体以及层间残留空气导出，保证制件的产品质量。
4）固化成型：将步骤3中封装好的复合材料预成型零件4连同简易柔性均压垫3一同送入热压罐进行热压，使复合材料预成型零件4固化成型，出罐冷却后，将简易柔性均压垫3揭开脱模后即可获得成型的复合材料零件。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。此外，应当理解，以上所述的仅是本发明的一个较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫，其特征在于：包括脱模布层（1）和纤维布层（2），所述脱模布层（1）铺贴在纤维布层（2）上形成简易柔性均压垫（3）。
2.根据权利要求1所述的用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫，其特征在于：所述脱模布层（1）为单面带胶的PTFE脱模布，其带胶面铺贴在纤维布层（2）上。
3.根据权利要求1所述的用于复合材料热压成型的简易柔性均压垫，其特征在于：所述纤维布层（2）为干态聚酯可剥布制成。
4.一种含有权利要求1～3所述简易柔性均压垫的复合材料热压成型装置，其特征在于：包括简易柔性均压垫（3）、复合材料零件成型模具底板（7）和密封材料；所述复合材料零件成型模具底板（7）上放置有复合材料预成型零件（4），所述简易柔性均压垫（3）压在复合材料预成型零件（4）上；所述密封材料包括真空袋（5）和密封胶条（6），所述真空袋（5）覆盖在简易柔性均压垫（3）上，所述密封胶条（6）将真空袋（5）贴设在复合材料预成型零件（4）四周的复合材料零件成型模具底板（7）上。
5.一种权利要求1～3所述的简易柔性均压垫的应用，其特征在于：包括步骤如下：
1）覆盖均压垫：将权利要求1～3所述的简易柔性均压垫（3）的脱模布的一面朝下铺贴覆盖在复合材料预成型零件（4）上；
2）剪拼：根据复合材料预成型零件（4）的型面、尺寸对步骤1）中所述的简易柔性均压垫（3）进行剪口和拼接，以保证简易柔性均压垫（3）能够完全覆盖复合材料预成型零件（4）的表面；
3）封装：将步骤2）中的复合材料预成型零件（4）及简易柔性均压垫（3）一同封装，将简易柔性均压垫（3）紧密贴合在复合材料预成型零件（4）的表面；
4）固化成型：将步骤3）中封装好的复合材料预成型零件（4）连同简易柔性均压垫（3）一同送入热压罐进行热压，使复合材料预成型零件（4）固化成型，出罐冷却后，将简易柔性均压垫（3）揭开脱模后即可获得成型的复合材料零件。
6.根据权利要求5所述的简易柔性均压垫的应用，其特征在于：步骤2）中，所述拼接为使用压敏胶带进行拼接固定。
7.根据权利要求5所述的简易柔性均压垫的应用，其特征在于：步骤3）中，所述封装为使用真空袋（5）和密封胶条（6）将简易柔性均压垫（3）和复合材料预成型零件（4）进行真空封装在复合材料零件成型模具底板（7）上，并在封装前铺贴导气材料。
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