CN118082237A - 改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于蜂窝芯材料成型技术领域，公开了一种改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，包括：固化成型下蒙皮；在下蒙皮上依次放置胶膜、蜂窝芯，组装封袋后进罐固化；在蜂窝芯上表面铺设胶膜，在胶膜上依次铺叠上蒙皮预浸料；在最后一层上蒙皮预浸料的余量位置上沿蜂窝芯四周设置抓紧条，通过抓紧条对上蒙皮预浸料进行固定；在上蒙皮预浸料上依次设置可剥布、隔离膜、软膜、透气毡，组装封袋进罐固化，软膜为采用未固化非硅类橡胶材料与碳纤维布预浸料固化成型。在蜂窝芯上表面的水平面区域设置软膜，可很好地解决上蒙皮在芯格位置凹陷的问题，减小构件内部的孔隙，防止脱粘等情况的发生，进一步保证了构件的成型质量。
Description
技术领域
本发明属于蜂窝芯材料成型技术领域，具体涉及一种改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法。
背景技术
复合材料因其质量轻、强度高、模量高等优异的性能，广泛应用于航空结构部件中。复合材料构件通常采用蜂窝芯夹芯结构，即“三明治”结构，主要由上蒙皮、蜂窝芯和下蒙皮构成。
目前这种蜂窝夹芯复合材料通常采用热压罐-真空袋成型，成型工艺包括预浸料铺叠、封袋组装、热压罐高温高压固化等步骤。当蜂窝芯单个芯格面积较大时，固化过程中罐内压力容易造成芯格空洞位置处的上蒙皮向芯格内凹陷；当蜂窝芯边缘区域存在斜坡时，斜坡位置处的上蒙皮的凹陷情况会更加严重，并且在斜坡位置还容易出现上蒙皮收缩甚至塌陷的情况，导致上蒙皮在斜坡位置处产生褶皱，严重影响到蜂窝夹芯复合材料的表面成型质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，以解决蜂窝夹芯构件在热压固化成型时表面质量差的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，包括：
S02、固化成型下蒙皮；
S04、在下蒙皮上依次放置胶膜、蜂窝芯，组装封袋后进罐固化；
S06、在蜂窝芯上表面铺设胶膜，在胶膜上依次铺叠上蒙皮预浸料；
S08、在最后一层上蒙皮预浸料的余量位置上沿蜂窝芯四周设置抓紧条，通过抓紧条对上蒙皮预浸料进行固定；
S010、在上蒙皮预浸料上依次设置可剥布、隔离膜、软膜、透气毡，组装封袋进罐固化，所述软膜为采用未固化非硅类橡胶材料与碳纤维布预浸料固化成型，其中软膜与蜂窝芯上表面的形状相匹配。
在一些实施例中，所述软膜刚性一侧朝向蜂窝芯设置。
在一些实施例中，所述软膜与蜂窝芯上表面的水平面形状相匹配；
步骤S010中，在蜂窝芯的斜坡面上铺设刚性片，所述刚性片设置于可剥布与隔离膜之间。
在一些实施例中，在步骤S04之前还包括有在蜂窝芯四周的斜坡区域的芯格内填充发泡胶的步骤。
在一些实施例中，所述刚性片采用厚度为0.1-0.3mm的金属片。
在一些实施例中，蜂窝夹芯构件在固化成型后，将上蒙皮预浸料的余量与抓紧条一并去除。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
在蜂窝芯上表面的水平面区域设置软膜，自制软膜不会受压变形，同时将压力传递，将上蒙皮预浸料铺层在蜂窝芯上压紧，从而可很好地解决上蒙皮在芯格位置凹陷的问题；同时，软膜能够将固化压力充分传递到构件上，减小构件内部的孔隙，防止脱粘等情况的发生，进一步保证了构件的成型质量。
采用抓紧条对上蒙皮预浸料铺层四周进行固定，并在蜂窝芯的斜坡区域设置刚性片对上蒙皮预浸料铺层在斜坡区域压紧固定，进一步防止上蒙皮预浸料铺层在固化成型时向内变形收缩，进一步解决了上蒙皮在芯格位置凹陷的问题；并且，通过在蜂窝芯斜坡区域设置刚性片，能够很好地解决上蒙皮在斜坡区域发生收缩产生皱褶的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明蜂窝夹芯构件固化成型操作示意图。
其中：
1、蜂窝芯，2、可剥布，3、刚性片，4、隔离膜，5、软膜，6、透气毡，7、真空袋，8、抓紧条，9、腻子条，10，下蒙皮，11、上蒙皮预浸料，12、脱模层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
采用“三明治”结构的蜂窝夹芯构件在成型时，下蒙皮直接与工装面接触，其表面质量往往容易得到保证；但由于上蒙皮是铺设在蜂窝芯表面进行固化成型，当蜂窝芯单个芯格面积较大时，蜂窝芯在空洞位置处将无法为上蒙皮提供足够的支撑，导致固化成型时，在压力作用下，上蒙皮会在芯格空洞位置处发生凹陷。
蜂窝芯边缘区域通常被加工成斜坡，蜂窝夹芯构件受到罐内侧向压力的作用时，由于蜂窝芯斜坡区域无法充分受力，导致该位置处上蒙皮的凹陷更加严重；并且在斜坡区域很容易出现上蒙皮收缩甚至坍塌的问题，导致上蒙皮在该位置处产生皱褶。
在生产中发现，采用现有的传统真空封袋成型方法进行固化成型时，由于蜂窝芯表面往往存在一定的弧度，采用普通的工艺压板无法与上蒙皮完全贴实，导致成型压力无法得到有效的传递，无法有效解决上蒙皮凹陷的问题。但如果降低固化压力，成型时蜂窝夹芯构件内部将无法形成有效的排气通道，构件内部裹入的气体无法被有效地排出，导致零件成型后在内部容易形成孔隙，从而影响构件的使用性能。
针对上述问题，在一些实施例中，采用的改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，参照图1，包括以下步骤：
S02、在下蒙皮成型模上铺叠下蒙皮10并固化成型；在工装上可预先设置脱模剂形成脱模层12，方便蜂窝夹芯构件固化成型后的脱模；
S03、在蜂窝芯1四周的斜坡区域的芯格内填充发泡胶，发泡胶可采用电熨斗压入到芯格中；
S04、采用激光投影在下蒙皮10上对胶膜和蜂窝芯1的位置进行定位，在下蒙皮上放置胶膜和蜂窝芯，并在蜂窝芯四周放置压紧挡块，组装封袋后进罐固化；固化脱模后，对蜂窝芯上固化的多余发泡胶进行打磨；
S06、在蜂窝芯上表面铺设胶膜，在胶膜上依次铺叠上蒙皮预浸料11；
S08、上蒙皮预浸料铺叠完成后，在最后一层上蒙皮预浸料的余量位置上沿四周设置一圈长条形抓紧条8，抓紧条8的宽度为40mm左右，其中抓紧条一半宽度设置在上蒙皮预浸料的余量区，另一半宽度设置在工装上，用胶带将抓紧条在工装上进行固定，通过抓紧条对上蒙皮预浸料进行固定；
S010、在上蒙皮预浸料上依次设置可剥布2、无孔隔离膜4、软膜5和透气毡6，其中软膜5设置在蜂窝芯上表面的水平面对应位置，软膜5的形状与蜂窝芯上表面的水平面相匹配，在蜂窝芯斜坡区域的斜坡面上铺设刚性片3，刚性片3设置于可剥布与无孔隔离膜之间；这里的可剥布、无孔隔离膜、透气毡均为蜂窝夹芯材料固化成型所常规使用的材料，软膜为自制的结构；
然后采用真空袋7进行封装，真空袋通过腻子条9粘接固定，封袋进罐固化，得到蜂窝芯夹芯构件。
通过在斜坡区域的芯格内预先填充发泡胶，在高温固化后能够为上蒙皮在该位置上提供稳定的支撑，从而改善上蒙皮成型的表面质量。
步骤S03中所采用的发泡胶可以是用于蜂窝芯拼接和填充的发泡胶黏剂等。
步骤S08中，将抓紧条设置在上蒙皮预浸料铺层上后，采用胶带将抓紧条固定在工装上，其中胶带一半粘接在工装上，另一半粘接在抓紧条上，利用胶带将抓紧条固定，利用抓紧条的粗糙表面固定上蒙皮预浸料铺层，防止上蒙皮预浸料铺层在固化成型时向内变形收缩，解决上蒙皮在芯格位置凹陷的问题。在蜂窝夹芯构件固化成型后，将上蒙皮预浸料铺层的余量与抓紧条可一并去除。
软膜5采用一层未固化非硅类橡胶材料和一层碳纤维布预浸料固化成型，固化成型可按照碳纤维布预浸料固化参数进行固化，固化后按照蜂窝芯上表面的平面形状进行切割，切割成与蜂窝芯上表面的水平面形状相匹配，在软膜四周倒角，防止软膜压出印痕，在设置软膜时，将软膜刚性一侧即碳纤维布预浸料固化后的一侧朝向蜂窝芯设置。
软膜成型可采用Airtech的AIRPAD非硅类橡胶，这种材料可用于制造压力衬垫以及用于防护多孔芯变形。这种软膜制造方法简单、成本低，且能够多次反复使用。
在构件固化成型时，在蜂窝芯上表面的水平面区域铺设上述制备的软膜，在固化压力的作用下，利用软模非刚性一侧（即未固化非硅类橡胶材料一侧）受压，以减缓压力并传递至软模刚性一侧，软模刚性一侧不会受压变形，将压力传递至上蒙皮预浸料，能够压紧上蒙皮预浸料铺层，改善上蒙皮在芯格位置的凹陷，有效防止构件内部产生孔隙或蒙皮与蜂窝芯之间脱粘的情况。
在蜂窝芯的斜坡面上铺设的刚性片3可采用厚度0.1-0.3mm的金属片。例如可根据蜂窝芯斜坡尺寸形状对薄钢片进行裁剪，铺放在斜坡相交的拐角处，为了使金属片更好地贴合斜坡相交的拐角，可对金属片在对应位置处进行剪口，将刚性片用胶带粘紧固定，避免在固化过程中钢片发生偏移。
这里在蜂窝芯边缘斜坡区域采用刚性片压紧上蒙皮预浸料铺层，可很好地解决上蒙皮预浸料高温固化时在斜坡区域发生收缩产生皱褶的问题。
在本发明的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是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，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，其特征在于，包括：
S02、固化成型下蒙皮；
S04、在下蒙皮上依次放置胶膜、蜂窝芯，组装封袋后进罐固化；
S06、在蜂窝芯上表面铺设胶膜，在胶膜上依次铺叠上蒙皮预浸料；
S08、在最后一层上蒙皮预浸料的余量位置上沿蜂窝芯四周设置抓紧条，通过抓紧条对上蒙皮预浸料进行固定；
S010、在上蒙皮预浸料上依次设置可剥布、隔离膜、软膜、透气毡，组装封袋进罐固化，所述软膜为采用未固化非硅类橡胶材料与碳纤维布预浸料固化成型，其中软膜与蜂窝芯上表面的形状相匹配。
2.根据权利要求1所述的改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，其特征在于，所述软膜刚性一侧朝向蜂窝芯设置。
3.根据权利要求1所述的改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，其特征在于，所述软膜与蜂窝芯上表面的水平面形状相匹配；
步骤S010中，在蜂窝芯的斜坡面上铺设刚性片，所述刚性片设置于可剥布与隔离膜之间。
4.根据权利要求3所述的改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，其特征在于，在步骤S04之前还包括有在蜂窝芯四周的斜坡区域的芯格内填充发泡胶的步骤。
5.根据权利要求3所述的改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，其特征在于，所述刚性片采用厚度为0.1-0.3mm的金属片。
6.根据权利要求1所述的改善蜂窝夹芯构件表面质量成型方法，其特征在于，蜂窝夹芯构件在固化成型后，将上蒙皮预浸料的余量与抓紧条一并去除。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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