CN101239513B - 纤维增强金字塔形点阵夹芯板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

纤维增强金字塔形点阵夹芯板的制备方法，它涉及纤维夹芯板制造方法。它解决了现有点阵夹芯板成形困难，材料仅限于金属材料的问题。本发明的金字塔形点阵柱(9)纵向倾斜设在上面板(10)与下面板(11)之间，金字塔形点阵柱(9)为若干根，金字塔形点阵柱(9)的上端面与上面板(10)的下平面固接，金字塔形点阵柱(9)的下端面与下面板(11)的上平面固接。方法：一、设计模具；二、组装模具；三、铺放纤维预浸料的上面板(10)、下面板(11)；四、金字塔型点阵柱孔(8)内注射环氧树脂；五、放在液压机上加温加压固化，即制得纤维增强复合材料金字塔形点阵夹芯板。本发明的复合材料点阵夹芯板比强度大、比刚度更大，且成型工艺简单。

Description

纤维增强金字塔形点阵夹芯板的制备方法
技术领域
本发明涉及纤维夹芯板制备方法。
背景技术
纤维增强复合材料与金属材料相比，有更高的比强度和比刚度。目前研究的点阵夹芯结构使用的材料都是金属材料，其制备方法为基于金属丝编织工艺基础之上的网系叠层点焊方法、熔模铸造工艺和基于微接触印刷技术基础上的扎制-电镀焊接工艺。现有的点阵夹芯板成形困难，并且使用材料仅局限于金属材料，夹芯板的体积重。
发明内容
本发明为了解决现有点阵夹芯板成形困难，使用材料仅局限在金属材料问题，本发明提供了一种纤维增强金字塔形点阵夹芯板及其制备方法，解决上述问题的具体技术方案如下：
采用本发明所述方法制备的纤维增强金字塔形点阵夹芯板由上面板、下面板和金字塔形点阵柱构成，金字塔形点阵柱设在上面板与下面板之间，金字塔形点阵柱为若干根并有一倾斜角度，金字塔形点阵柱的上端面与上面板的下平面固接，金字塔形点阵柱的下端面与下面板的上平面固接。
本发明的纤维增强金字塔点阵夹芯板的制备方法的步骤如下：
步骤一、模具由多边形模块1、异形模块2、梯形模块3和两块大三角形模块4组合构成，在每个异形模块2的长斜边面上设有多个半圆形凹槽5，在每个梯形模块3斜边面上设有多个半圆形凹槽12，在每个大三角形模块4的斜边面上设有半圆形凹槽13，在每个多边形模块1和每个梯形模块3相吻合面的中心处各开有半椭圆孔7，两个半椭圆孔7合成一个椭圆孔，与异形模块2上、下相吻合的梯形模块3斜边面上的半圆形凹槽12与异形模块2长斜边面上的半圆形凹槽5相连通，每个大三角形模块4斜边面上的半圆形凹槽13与相吻合的异形模块2长斜边面上的半圆形凹槽5及梯形模块3斜边面上的半圆形凹槽12相扣合，形成圆柱孔，将多边形模块1、异形模块2、梯形模块3和两块大三角形模块4表面清理干净，并涂上脱模剂；
步骤二、组装模块；将两块大三角形模块4分别设在模具左右两外端，两个大三角形模块4的斜边面分别与内侧下方的一个异形模块2长斜边面和左右两侧上方的一个梯形模块3的外侧斜边面相吻合，左右两侧上方的两个梯形模块3的内侧斜边面分别与其上方的一个异形模块2的长斜边面相吻合，左右两侧下部的两个多边形模块1的左右侧端面分别与其一个下方异形模块2的纵向直边面和短斜边面相吻合，中间下部的梯形模块3的两个斜边面分别与其下方的一个异形模块2长斜边面相吻合，中间上方的多边形模块1左右侧端面分别与一个上方的异形模块2的纵向直边面和短斜边面相吻合，模具组合后将其固定；
步骤三、向模具组合后形成的金字塔形点阵柱孔8内填充干纤维丝，然后在向金字塔形点阵柱孔8内注射环氧树脂，使干纤维丝完全被环氧树脂浸透；
步骤四、在组合模具的上下表面以0～90℃铺放单向纤维预浸料，使金字塔形点阵柱孔内的干纤维丝的两端被埋在铺放纤维预浸料的上面板10与下面板11之间；
步骤五、将经步骤三金字塔形点阵柱孔内注射环氧树脂的纤维柱体和经步骤四铺放好的纤维预浸料的上面板10与下面板11放在液压机上加温加压固化，固化温度为150～180℃，温度维持2.5～3.5小时，固化压力为1～2MPa，压力维持2.5～3.5小时后，脱模，即制得纤维增强复合材料金字塔点阵夹芯板。
步骤五中的固化温度为165℃，温度维持3小时。
步骤五中的固化压力为1.5MPa，压力维持3小时。
本发明使用纤维增强复合材料制造金字塔形点阵夹芯板，面板与芯子采用一体化成型。与传统金属点阵夹芯板成形方法相比，本方法复合材料点阵夹芯板与传统金属点阵夹芯板相比较具有更高的比强度和更大的比刚度更大、体轻，并且具有更强的可设计性，且成型工艺简单，产品缺陷少。
附图说明
图1是纤维增强复合金字塔形点阵夹芯板的结构示意图，图2是本发明方法所使用的组合模具的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1描述本实施方式。本实施方式由上面板10、下面板11和金字塔形点阵柱9构成，金字塔形点阵柱9纵向有一倾斜角度并设在上面板10与下面板11之间，金字塔形点阵柱9为若干根，金字塔形点阵柱9的上端面与上面板10的下平面固接，金字塔形点阵柱9的下端面与下面板11的上平面固接。
具体实施方式二：本实施方式方法的步骤如下：
步骤一、模具由多边形模块1、异形模块2、梯形模块3和两块大三角形模块4组合构成，在每个异形模块2的长斜边面上设有多个半圆形凹槽5，在每个梯形模块3斜边面上设有多个半圆形凹槽12，在每个大三角形模块4的斜边面上设有半圆形凹槽13，在每个多边形模块1和每个梯形模块3相吻合面的中心处各开有半椭圆孔7，两个半椭圆孔7合成一个椭圆孔，与异形模块2上、下相吻合的梯形模块3斜边面上的半圆形凹槽12与异形模块2长斜边面上的半圆形凹槽5相连通，每个大三角形模块4斜边面上的半圆形凹槽13与相吻合的异形模块2长斜边面上及梯形模块3斜边面上的半圆形凹槽5和半圆形凹槽12相扣合，形成圆柱孔，将多边形模块1、异形模块2、梯形模块3和两块大三角形模块4表面清理干净，并涂上脱模剂，脱模剂采用的型号为XTEND818；
步骤二、组装模块；将两块大三角形模块4分别设在模具左右两外端，两个大三角形模块4的斜边面分别与内侧下方的一个异形模块2长斜边面和左右两侧上方的一个梯形模块3的外侧斜边面相吻合，左右两侧上方的两个梯形模块3的内侧斜边面分别与其上方的一个异形模块2的长斜边面相吻合，左右两侧下部的两个多边形模块1的左右侧端面分别与其一个下方异形模块2的纵向直边面和短斜边面相吻合，中间下部的梯形模块3的两个斜边面分别与其下方的一个异形模块2长斜边面相吻合，中间上方的多边形模块1左右侧端面分别与一个上方的异形模块2的纵向直边面和短斜边面相吻合，模具组合后将其固定；
步骤三、向模具组合后形成的金字塔形点阵柱孔8内填充干纤维丝，然后在向金字塔形点阵柱孔8内注射环氧树脂，使干纤维丝完全被环氧树脂浸透；
步骤四、在组合模具的上下表面以0～90℃铺放单向纤维预浸料，使金字塔形点阵柱孔内的干纤维丝的两端被埋在铺放纤维预浸料的上面板10与下面板11之间；
步骤五、将经步骤三金字塔形点阵柱孔内注射环氧树脂的纤维柱体和经步骤四铺放好的纤维预浸料的上面板10与下面板11放在液压机上加温加压固化，固化温度为150～180℃，温度维持2.5～3.5小时，固化压力为1～2MPa，压力维持2.5～3.5小时后，脱模，即制得纤维增强复合材料金字塔点阵夹芯板。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于步骤五中的固化温度为165℃，温度维持3小时，固化压力为1.5MPa，压力维持3小时。它步骤与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式的纤维增强复合材料还可采用玻璃纤维、芳纶纤维增强不饱合聚酯树脂、环氧树脂或乙烯基树脂作为增强复合材料。

Claims (3)

1.纤维增强金字塔形点阵夹芯板的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：
步骤一、模具由多边形模块(1)、异形模块(2)、梯形模块(3)和两块大三角形模块(4)组合构成，在每个异形模块(2)的长斜边面上设有多个半圆形凹槽(5)，在每个梯形模块(3)斜边面上设有多个半圆形凹槽(12)，在每个大三角形模块(4)的斜边面上设有半圆形凹槽(13)，在每个多边形模块(1)和每个梯形模块(3)相吻合面的中心处各开有半椭圆孔(7)，两个半椭圆孔(7)合成一个椭圆孔，与异形模块(2)上、下相吻合的梯形模块(3)斜边面上的半圆形凹槽(12)与异形模块(2)长斜边面上的半圆形凹槽(5)相连通，每个大三角形模块(4)斜边面上的半圆形凹槽(13)与相吻合的异形模块(2)长斜边面上的半圆形凹槽(5)及梯形模块(3)斜边面上的半圆形凹槽(12)相扣合，形成圆柱孔，将多边形模块(1)、异形模块(2)、梯形模块(3)和两块大三角形模块(4)表面清理干净，并涂上脱模剂；
步骤二、组装模块；将两块大三角形模块(4)分别设在模具左右两外端，两个大三角形模块(4)的斜边面分别与内侧下方的一个异形模块(2)长斜边面和左右两侧上方的一个梯形模块(3)的外侧斜边面相吻合，左右两侧上方的两个梯形模块(3)的内侧斜边面分别与其上方的一个异形模块(2)的长斜边面相吻合，左右两侧下部的两个多边形模块(1)的左右侧端面分别与其一个下方异形模块(2)的纵向直边面和短斜边面相吻合，中间下部的梯形模块(3)的两个斜边面分别与其下方的一个异形模块(2)长斜边面相吻合，中间上方的多边形模块(1)左右侧端面分别与一个上方的异形模块(2)的纵向直边面和短斜边面相吻合，模具组合后将其固定；
步骤三、向模具组合后形成的金字塔形点阵柱孔(8)内填充干纤维丝，然后向金字塔形点阵柱孔(8)内注射环氧树脂，使干纤维丝完全被环氧树脂浸透；
步骤四、在组合模具的上下表面以0～90℃铺放单向纤维预浸料，使金字塔形点阵柱孔内的干纤维丝的两端被埋在铺放纤维预浸料的上面板(10)与下面板(11)之间；
步骤五、将经步骤三金字塔形点阵柱孔内注射环氧树脂的纤维柱体和经步骤四铺放好的纤维预浸料的上面板(10)与下面板(11)放在液压机上加温加压固化，固化温度为150～180℃，温度维持2.5～3.5小时，固化压力为1～2MPa，压力维持2.5～3.5小时后，脱模，即制得纤维增强材料金字塔点阵夹芯板。
2.根据权利要求1所述的纤维增强金字塔形点阵夹芯板的制备方法，其特征在于步骤五中的固化温度为165℃，温度维持3小时。
3.根据权利要求1所述的纤维增强金字塔形点阵夹芯板的制备方法，其特征在于步骤五中的固化压力为1.5MPa，压力维持3小时。
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