CN106738504B - 一种用于复合材料Z-pin增强加筋板成型均压板的制备方法 - Google Patents
一种用于复合材料Z-pin增强加筋板成型均压板的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于复合材料Z‑pin增强加筋板成型均压板的制备方法，属于复合材料制造领域。本发明的低压环氧玻璃钢板制造过程简单、成本低、易加工、适用于不同尺寸加筋板，定位准确，且能够很好控制加筋板腹板厚度和表面质量，能够解决Z‑pin针尖嵌入和均压板自身变形问题，能够保障产品质量，具有较大市场应用价值，值得在行业内推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于复合材料Z-pin增强加筋板成型均压板的制备方法，属于复合材料制造领域。
背景技术
近年来高性能低成本复合材料技术在航空、航天复合材料结构中得到了逐步开始了应用，而Z-pin技术即是其中一种先进制造技术，它是将事先制备好的Z向纤维预成型体，采用一定的方式嵌入到预浸料或未固化的复合材料中去，固化以后形成三维增强的复合材料结构。该结构可以提高层合板的各个子层之间的结合能力，进而达到解决复合材料层合板间韧性较差、易分层、冲击能力差的问题，同时也可起到提高连接头强度的作用。
Z-pin技术最重要的用途是增强复合材料加强筋与壁板，大多数的典型结构件都具有加强筋多、筋分布为纵横双方向、筋的高度和宽度较小、筋细长、筋应垂直于壁板面的特点。带有Z-pin针增强的复合材料加筋壁板的成型一般采用的是共固化成型技术，即加强筋和壁板均为预浸料状态植入Z-pin针后一并加温加压成型。
为了保证筋的垂直度和平整度，一般在筋上要放置均压板，目前较为常规的均压板是金属均压板，由于筋高度小，导致均压板必须做得细长，而细长的金属条极容易产生变形，在固化时高压作用下也难于与筋相贴合，从而造成加筋板成型后筋存在疏松缺陷、筋表面不平整、筋不垂直的问题。此外，Z-pin针植入预浸料后，因预浸料是未固化压缩的，所有Z-pin针植入后的最好状态也是与预浸料表面齐平，而筋固化后Z-pin针会凸出面板表面，Z-pin针是高温固化的碳针，硬度很大，针也会顶住金属均压板，导致有Z-pin针的周边质量有缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于复合材料Z-pin增强加筋板成型均压板的制备方法，从而解决加筋壁板的成型质量问题。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
1. 一种用于复合材料Z-pin增强加筋板成型均压板的制备方法，该制备方法的工艺如下：
1）按照Z-pin加筋壁板纵向筋条与蒙皮尺寸及外形，订制一套金属母模；再按照横向筋条尺寸，订制另一套母模；使用时将上述两套母模用丙酮清洗干净；
2）按照配比要求配置胶液，制备预浸料；
3）在对应模具上分别铺贴纵向筋与蒙皮连体均压板、横向筋均压板，根据加筋壁板厚度计算铺贴层数；
4）室温固化不小于24h后得到加筋壁板均压板，根据T型筋条的凸缘及高度尺寸将纵向筋与蒙皮连体均压板和横向筋均压板固化后的产品进行数控加工，以确保后续所用均压板的直线度及精度要求，然后将横向筋均压板直角区域进行倒角，使得筋条与蒙皮对接区的表面平整，减少表面褶皱及棱起的出现，加工得到连体式玻璃钢板和横向筋均压板，包覆一层四氟乙烯布，铺贴平整后备用。
步骤2）中的胶液为J-4胶液。
步骤2）中的预浸料为EW210/J-4预浸料。
本发明重点是均压板材料和均压板的结构形式两方面。首先从材料上分析，由于所有加强筋截面弯边尺寸均较小，筋条越长，加工出的金属均压板变形严重。虽然加强筋固化有180°温度和8公斤压力，但这个压力很难将金属均压板打直，且Z-pin针的针尖也对金属均压板不能嵌入。本发明首先在均压板的材质选用上选择了低温成型玻璃钢材料（EW210/J-4），该材料在180°高温下会发生刚性和强度下降，能够解决针尖嵌入和均压板自身变形问题。
Z-pin加筋板结构的蒙皮为非等厚度，筋条存在下陷位置。其次在均压板结构方面，将玻璃钢均压板制成连体式和带下陷，减少均压板的变形，均压板与加筋板的贴合面制成光面，提高加强筋的表面质量。根据玻璃钢的可设计性特性，将玻璃钢均压板制成连体式和带下陷，可使用均压板与实际零件十分贴合。纵向筋均压板与蒙皮区均压板为连体，在先铣好内形面金属母模上铺、固化和加工。横向筋条单独制作，也是在先铣好内形的金属母模上铺贴、固化和加工。
本发明的有益效果
本发明的低压环氧玻璃钢板制造过程简单、成本低、易加工、适用于不同尺寸加筋板，定位准确，且能够很好控制加筋板腹板厚度和表面质量，能够解决Z-pin针尖嵌入和均压板自身变形问题，能够保障产品质量，具有较大市场应用价值，值得在行业内推广使用。
附图说明
图1为Z-pin加筋板筋条辅助成型结构示意图；
图1中：1-T型筋条；2-金属均压板；3-Z-pin植入区域；4-蒙皮；5-蒙皮均压板；
图2为本发明纵向筋条与蒙皮连体均压板示意图；
图2中：A-两筋条间蒙皮宽度；B-筋条宽度；C-筋条高度；
图3为本发明横向筋均压板示意图；
图3中：A1-加强筋凸缘宽度；B1-加强筋高度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述：
1. 一种用于复合材料Z-pin增强加筋板成型均压板的制备方法，该制备方法的工艺如下：
1）按照Z-pin加筋壁板纵向筋条与蒙皮尺寸及外形，订制一套金属母模；再按照横向筋条尺寸，订制另一套母模；使用时将上述两套母模用丙酮清洗干净；
2）按照配比要求配置胶液，制备预浸料；
3）在对应模具上分别铺贴纵向筋与蒙皮连体均压板、横向筋均压板，根据加筋壁板厚度计算铺贴层数；
4）室温固化不小于24h后得到加筋壁板均压板，根据T型筋条的凸缘及高度尺寸将纵向筋与蒙皮连体均压板和横向筋均压板固化后的产品进行数控加工，以确保后续所用均压板的直线度及精度要求，然后将横向筋均压板直角区域进行倒角，使得筋条与蒙皮对接区的表面平整，减少表面褶皱及棱起的出现，加工得到连体式玻璃钢板和横向筋均压板，包覆一层四氟乙烯布，铺贴平整后备用。
步骤2）中的胶液为J-4胶液。
步骤2）中的预浸料为EW210/J-4预浸料。
Claims (1)
1.一种用于复合材料Z-pin增强加筋板成型均压板的制备方法，其特征在于，该制备方法的工艺如下：
1）按照Z-pin加筋壁板纵向筋条与蒙皮尺寸及外形，订制一套金属母模；再按照横向筋条尺寸，订制另一套母模；使用时将上述两套母模用丙酮清洗干净；
2）按照配比要求配置胶液，制备预浸料；
3）在对应模具上分别铺贴纵向筋与蒙皮连体均压板、横向筋均压板，根据加筋壁板厚度计算铺贴层数；
4）室温固化不小于24h后得到加筋壁板均压板，根据T型筋条的凸缘及高度尺寸将纵向筋与蒙皮连体均压板和横向筋均压板固化后的产品进行数控加工，以确保后续所用均压板的直线度及精度要求，然后将横向筋均压板直角区域进行倒角，使得筋条与蒙皮对接区的表面平整，减少表面褶皱及棱起的出现，加工得到纵向筋与蒙皮连体均压板和横向筋均压板，包覆一层四氟乙烯布，铺贴平整后备用。
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