预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法

文档序号:821615 发布日期:2021-03-30 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法 (Preparation method of composite material with embedded metal part closed-cavity grid frame structure ) 是由 刘永琪 董志武 李玉龙 丛非 白皓 于 2020-11-27 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法,包括如下步骤S100、设计衬板形状及尺寸公差,制备衬板以及预压模具,该衬板包括多块拼接的衬板分区;S200、制备预浸料及水溶性模具;S300、铺放水溶性模具块,并在水溶性模具块表面铺放预浸料;S400、在水溶性模具块上安装分区衬板、并利用分区预压模具进行分区合模预压;S500、预压后的分区小块组合到水溶性模具内,铺设蒙皮,并安装各衬板分区在进行合模;S600、进炉固化;S700、固化后脱模。本发明的制备方法基于分区式衬板,采用石英砂和水溶性胶粘剂的混合物作为芯模,分区预压铺放后的网格小块,安装衬板整体合模固化,解决了闭腔网格结构预埋金属件位置精度差、工艺难度大的技术问题。(The invention discloses a preparation method of a pre-buried metal piece closed cavity grid frame structure composite material, which comprises the following steps of S100, designing the shape and dimensional tolerance of a lining plate, preparing the lining plate and a pre-pressing mould, wherein the lining plate comprises a plurality of spliced lining plate subareas; s200, preparing a prepreg and a water-soluble mold; s300, laying a water-soluble mould block, and laying a prepreg on the surface of the water-soluble mould block; s400, mounting a partition lining plate on the water-soluble mould block, and performing partition mould closing prepressing by using a partition prepressing mould; s500, combining the pre-pressed small partition blocks into a water-soluble mold, laying a skin, installing each lining plate partition, and closing the mold; s600, feeding the materials into a furnace for curing; and S700, demolding after curing. The preparation method is based on the partition type lining plate, the mixture of quartz sand and water-soluble adhesive is used as a core mold, the small grid blocks after being paved are pre-pressed in a partition mode, the lining plate is installed, the whole mold is closed and solidified, and the technical problems that the position precision of the pre-buried metal piece of the closed-cavity grid structure is poor and the process difficulty is large are solved.)

预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及结构复合材料成型工艺技术领域,尤其涉及一种基于分区式衬板的预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法。

背景技术

限位增强聚合物基复合材料由于高比强度被广泛的应用在航空航天领域,其中,框架类结构被普遍的应用于航天领域次承载结构。基于应用场景的多元化,应用载荷多样化,对高比强度框架类结构的承载能力、尺寸稳定性提出了更高的要求。

现有技术中,通常采用水溶性模具和预埋金属件的组合体上铺设预浸料的方式制备闭腔网格筋框架结构复合材料产品,可极大增强复合材料框架结构的承载能力和尺寸稳定性。

但是,经过长时间实践发现,含有多种预埋金属件的闭腔网格框架类结构,预埋金属件凸台沉卧在金属外模中,加大了合模工艺难度,工艺人员会适当地牺牲预埋金属件的位置精度来降低工艺难度。因此,此类复合材料产品制备过程中涉及到的预埋金属件位置精度控制工艺成为成型中亟需攻克的技术问题。

基于上述技术问题,本领域的技术人员亟需研发一种能够克服现有技术中预埋金属件位置精度差和合模过程中工艺难度大的缺陷的预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效解决现有技术中预埋金属件位置精度差、一级合模过程中工艺难度大的技术缺陷、提高产品质量、降低工艺人员的操作难度的基于分区式衬板的预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法。

为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

本发明的预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法,该制备方法主要包括以下步骤:

S100、设计衬板形状及尺寸公差,制备衬板以及预压模具,该衬板包括多块拼接的衬板分区,且所述预压模具具有与衬板分区匹配的分区预压模具;

S200、制备预浸料及水溶性模具,该水溶性模具需要适配预埋金属件,所述水溶性模具包括多块与所述衬板分区匹配的水溶性模具块;

S300、铺放水溶性模具块,并在水溶性模具块表面铺放预浸料;

S400、在水溶性模具块上安装衬板分区、并利用分区预压模具进行分区合模预压;

S500、预压后的分区小块组合到水溶性模具内,铺设蒙皮,并安装各衬板分区在进行合模;

S600、进炉固化;

S700、固化后脱模。

进一步的,所述步骤S100中,所述衬板分区根据所述预埋金属件的凸台的位置开设有与该凸台匹配的预埋金属件限位孔;

所述预埋金属件与所述衬板分区配合时,所述预埋金属件的凸台嵌入所述预埋金属件限位孔内。

进一步的,所述衬板分区的预埋金属件限位孔与所述预埋金属件的凸台之间预留一定空隙;

所述预埋金属件限位孔与所述预埋金属件侧边的空隙被配置为:

该预埋金属件限位孔与所述预埋金属件的凸台的对应侧边的距离不大于1mm。

进一步的,所述步骤S100中,所述衬板分区的面型与预埋金属件匹配,且相邻所述衬板分区相邻的边被配置为拼接面,相邻所述衬板分区的拼接面对接;

相邻所述衬板分区拼接后的缝隙小于1mm。

进一步的,所述步骤S200中,水溶性模具采用石英砂与水溶性胶粘剂按照质量比为1.25:0.15的比例混合均匀得到混合物,所述混合物按照质量比为1.4:0.3的比例加入水后搅拌均匀,再放入模具中使用压机压实并烘干,烘干后机加工至闭腔尺寸。

进一步的,所述步骤S200中,预浸料采用碳纤维增强氰酸酯预浸料。

进一步的,所述步骤S300中,所述水溶性模具块表面铺放预浸料前进行水溶性模具处理工艺,该水溶性模具处理工艺主要包括以下步骤:

S301、除水后的水溶性模具表面铺放一层脱模布;

S302、再刷一层防水胶;

S303、再铺放一层脱模布;

S304、最后再水溶性模具刷一层氰酸酯湿胶。

进一步的,所述步骤S500中,合模时合模缝尺寸控制在0.2mm以内。

进一步的,所述衬板分区上开设有脱模孔,且所述脱模孔的数量至少为两个;

所述脱模孔的开设位置靠近所述预埋金属件的凸台;

所述步骤S700中,利用拔销器按照所述脱模孔的分布数量和位置加劲并脱模。

在上述技术方案中,本发明提供的一种预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法,具有以下有益效果:

本发明的制备方法基于分区式衬板,采用石英砂和水溶性胶粘剂的混合物作为芯模,分区预压铺放后的网格小块,满足尺寸要求并铺放蒙皮后,安装衬板整体合模、固化,解决了闭腔网格结构预埋金属件位置精度差、工艺难度大的技术问题。

本发明的制备方法基于分区式衬板,并且根据预埋金属件的凸台的形状、尺寸、位置在衬板分区上对应地开设预埋金属件限位孔,且该预埋金属件限位孔的开孔尺寸大于预埋金属件的凸台尺寸,以此保证在不影响预埋金属件埋入的前提下可以对预埋金属件的位置进行精准定位,提高成型后复材框架的尺寸精度。

本发明的分区式衬板为了方便产品脱模,在衬板分区靠近预埋金属件的凸台的位置开设了脱模孔,且脱模孔的数量为两个以上,利用拔销器可以按照两点或者三点加劲的方式进行脱模。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法的组合后的衬板的结构示意图一;

图2为本发明实施例提供的预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法的组合后的衬板的结构示意图二;

图3为本发明实施例提供的预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法的衬板分区的结构示意图;

图4为本发明实施例提供的预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法的水溶性模具的结构示意图。

附图标记说明:

1、衬板;2、水溶性模具;

101、衬板分区;102、缝隙;103、预埋金属件限位孔;104、脱模孔;105、拼接面;

201、上压板;202、下压板;203、侧板。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1~图4所示;

实施例一:

本发明的预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法,该制备方法主要包括以下步骤:

S100、设计衬板1形状及尺寸公差,制备衬板1以及预压模具,该衬板包括多块拼接的衬板分区101,且预压模具具有与衬板分区101匹配的分区预压模具;

S200、制备预浸料及水溶性模具2,该水溶性模具2需要适配预埋金属件,水溶性模具2包括多块与衬板分区101匹配的水溶性模具块;

S300、铺放水溶性模具块,并在水溶性模具块表面铺放预浸料;

S400、在水溶性模具块上安装衬板分区101、并利用分区预压模具进行分区合模预压;

S500、预压后的分区小块组合到水溶性模具2内,铺设蒙皮,并安装各衬板分区在进行合模;

S600、进炉固化;

S700、固化后脱模。

具体的,首先本实施例公开了一种基于分区式衬板的预埋金属件闭腔网格结构复合材料的制备方法,其根据产品、预埋金属件的面型以及尺寸设计了分体式的衬板1,及衬板1包括多块衬板分区101,相邻衬板分区101可以组合使用,再根据衬板分区101匹配了分区预压模具,最后根据产品合理组合衬板分区101和水溶性模具2。由于衬板1采用分区化设计,能够适配不同面型的产品、预埋金属件,适用性好。

优选的,上述的步骤S100中,衬板分区101根据预埋金属件的凸台的位置开设有与该凸台匹配的预埋金属件限位孔103;

预埋金属件与衬板分区101配合时,预埋金属件的凸台嵌入预埋金属件限位孔103内。

为了能够对预埋金属件精准定位,本实施例的衬板分区101开设有与预埋金属件的凸台尺寸、位置匹配的预埋金属件限位孔103,通过预埋金属件限位孔103与凸台的匹配来确保预埋金属件的位置精准。

优选的,本实施例中衬板分区101的预埋金属件限位孔103与预埋金属件的凸台之间预留一定空隙;

预埋金属件限位孔103与预埋金属件侧边的空隙被配置为:

该预埋金属件限位孔103与预埋金属件的凸台的对应侧边的距离不大于1mm。

优选的,本实施例的步骤S100中,衬板分区101的面型与预埋金属件匹配,且相邻衬板分区101相邻的边被配置为拼接面105,相邻衬板分区101的拼接面105对接;

相邻衬板分区101拼接后的缝隙102小于1mm。

优选的,本实施例的步骤S200中,水溶性模具2采用石英砂与水溶性胶粘剂按照质量比为1.25:0.15的比例混合均匀得到混合物(该混合物作为芯模),混合物按照质量比为1.4:0.3的比例加入水后搅拌均匀,再放入模具中使用压机压实并烘干,烘干后机加工至闭腔尺寸。

其中,上述的步骤S200中,预浸料采用碳纤维增强氰酸酯预浸料。

其中,上述的步骤S300中,所述水溶性模具块表面铺放预浸料前进行水溶性模具2处理工艺,该水溶性模具2处理工艺主要包括以下步骤:

S301、除水后的水溶性模具2表面铺放一层脱模布;

S302、再刷一层防水胶;

S303、再铺放一层脱模布;

S304、最后再水溶性模具2刷一层氰酸酯湿胶。

其中,上述的步骤S500中,合模时合模缝尺寸控制在0.2mm以内。

其中,上述的衬板分区101上开设有脱模孔104,且脱模孔104的数量至少为两个;

脱模孔104的开设位置靠近预埋金属件的凸台;

步骤S700中,利用拔销器按照脱模孔104的分布数量和位置加劲并脱模。

其中,本实施例中的整体合模时,合模尺寸控制在0.2mm以内,产品在固化炉中固化,而水溶性模具2机加工尺寸公开设计值为水溶性模具2的烘干温度为110℃。

实施例二:

本实施例二中衬板分区101的预埋金属件限位孔103与预埋金属件的凸台之间预留一定空隙;

预埋金属件限位孔103与预埋金属件侧边的空隙被配置为:

该预埋金属件限位孔103与预埋金属件的凸台的对应侧边的距离为0.5mm。

优选的,本实施例的步骤S100中,衬板分区101的面型与预埋金属件匹配,且相邻衬板分区101相邻的边被配置为拼接面105,相邻衬板分区101的拼接面105对接;

相邻衬板分区101拼接后的缝隙102为0.5mm。

金属模具主要包括衬板1、上压板201、下压板202、以及侧板203,详见图2所示。同时,本实施例中的预浸料选用中文固化M40JB/氰酸酯预浸料及预聚程度低的树脂湿胶。

作为优选实施方式:

本申请中的水溶性模具2的制备,石英砂与水溶性胶粘剂以质量比为1.25:0.15的比例均匀混合得到混合物,混合物与水以质量比为1.4:0.3的比例均匀混合,且在1.5Mpa的压力下利用压机将填料在模具中压实,最后再110℃的温度下烘干2h后机加工,且水溶性模具2的尺寸公差设计值为

固化时,合模尺寸控制在0.2mm以内,产品在固化炉内以130℃的温度固化12h。

本实施例二中采用分区设计预埋金属件定位衬板,预埋金属件限位孔103与预埋金属件凸台单边活动间隙设置为0.5mm,各衬板分区101间留缝为0.5mm,极大降低了预埋件精度控制带来的工艺难度,同时,衬板1的使用和分区预压、整体预压合模缝的控制(≤0.2mm),保证了闭腔网格结构预埋金属件的位置精度。

在上述技术方案中,本发明提供的一种预埋金属件闭腔网格框架结构复合材料的制备方法,具有以下有益效果:

本发明的制备方法基于分区式衬板,采用石英砂和水溶性胶粘剂的混合物作为芯模,分区预压铺放后的网格小块,满足尺寸要求并铺放蒙皮后,安装衬板整体合模、固化,解决了闭腔网格结构预埋金属件位置精度差、工艺难度大的技术问题。

本发明的制备方法基于分区式衬板,并且根据预埋金属件的凸台的形状、尺寸、位置在衬板分区101上对应地开设预埋金属件限位孔103,且该预埋金属件限位孔103的开孔尺寸大于预埋金属件的凸台尺寸,以此保证在不影响预埋金属件埋入的前提下可以对预埋金属件的位置进行精准定位,提高成型后复材框架的尺寸精度。

本发明的分区式衬板为了方便产品脱模,在衬板分区101靠近预埋金属件的凸台的位置开设了脱模孔104,且脱模孔104的数量为两个以上,利用拔销器可以按照两点或者三点加劲的方式进行脱模。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例,毋庸置疑,对于本领域的普通技术人员,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此,上述附图和描述在本质上是说明性的,不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

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