本申請涉及航空復(fù)合材料制備,尤其涉及一種復(fù)合材料的部件成型方法、成型部件及飛行器。
背景技術(shù):
1、在航空航天領(lǐng)域中,隨著低空經(jīng)濟的發(fā)展,一般采用復(fù)合材料制備大型結(jié)構(gòu)以滿足飛行器的輕量化需求。針對結(jié)構(gòu)簡單或者規(guī)則的部件,例如直線型的中空結(jié)構(gòu),可以在相應(yīng)地金屬芯模表面鋪貼復(fù)合材料的預(yù)浸料后固化成型。然而,針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件,例如多根橫梁和縱梁交錯的復(fù)雜框架結(jié)構(gòu),成型方法一般是:先分別采用復(fù)合材料單獨成型每一根梁體后,再通過膠接固化為一體。
2、目前,針對復(fù)雜且大型結(jié)構(gòu)的成型工藝非常繁瑣,在應(yīng)對大批量生產(chǎn)時,需要復(fù)制和投入大量的設(shè)備和金屬模具,無法滿足高效、低成本的生產(chǎn)需求。另外,產(chǎn)品在成型過程中經(jīng)過多次高溫固化,容易產(chǎn)生變形和老化等缺陷,導(dǎo)致產(chǎn)品合格率低。
3、因此,如何設(shè)計一種生產(chǎn)成本低且能滿足航空領(lǐng)域大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求的制備方法,是目前亟需解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決或部分解決相關(guān)技術(shù)中存在的問題,本申請?zhí)峁┮环N復(fù)合材料的部件成型方法、成型部件及飛行器,能夠高效且低成本的生產(chǎn)高質(zhì)量的復(fù)合材料的成型部件。
2、本申請第一方面提供一種復(fù)合材料的部件成型方法,用于制備框架結(jié)構(gòu)的成型部件,該方法包括:
3、在預(yù)先制備的第一芯模的外周鋪貼復(fù)合材料的預(yù)浸料,分別制得開口梁對應(yīng)的第一預(yù)成型體;其中,所述第一芯模為可拆除的中空結(jié)構(gòu);
4、在預(yù)先制備的第二芯模的外周鋪貼復(fù)合材料的預(yù)浸料,分別制得閉口梁對應(yīng)的第二預(yù)成型體;其中,所述第二芯模為不可拆除的實心結(jié)構(gòu),所述第二芯模的初始外徑大于所述閉口梁的預(yù)設(shè)內(nèi)徑;
5、將所述第一預(yù)成型體和所述第二預(yù)成型體分別放入成型模具的型腔內(nèi)的對應(yīng)位置進行組合,并在所述第一預(yù)成型體和所述第二預(yù)成型體的各個拼接部位鋪設(shè)所述預(yù)浸料,獲得預(yù)成型體;
6、將放置有所述預(yù)成型體的所述成型模具進行整體真空制袋后,放入熱壓罐中進行固化,制得一體成型的成型部件;
7、從冷卻后的成型模具中取出所述成型部件進行復(fù)熱,取出軟化的所述第一芯模。
8、一些實施方式中,所述第一芯模根據(jù)下述方式預(yù)先制備獲得:
9、將多個記憶片材鋪貼于第一型芯表面,所述第一型芯與所述開口梁的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)隨型設(shè)計;將鋪貼有所述記憶片材的所述第一型芯放置于第一模具內(nèi)進行整體真空制袋后,放入熱壓罐內(nèi)進行固化,使多個所述記憶片材交聯(lián)為一體,獲得所述第一芯模。
10、一些實施方式中,所述預(yù)成型體的固化溫度小于所述記憶片材的固化溫度;所述預(yù)成型體的固化溫度大于所述記憶片材的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
11、一些實施方式中,所述預(yù)成型體的固化溫度為120℃~150℃,固化壓力為0.8mpa~1.0mpa;所述記憶片材的固化溫度為160℃~180℃,固化壓力為0.8mpa~1.6mpa;所述記憶片材的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為100℃~120℃。
12、一些實施方式中,所述第一芯模的壁厚呈不均勻設(shè)置,所述壁厚為2mm~4mm。
13、一些實施方式中,在熱壓罐內(nèi)的固化過程中,所述第二芯模的初始外徑縮小至等于所述閉口梁的預(yù)設(shè)內(nèi)徑。
14、一些實施方式中,所述第二芯模為泡沫芯模,所述泡沫芯模的耐熱溫度大于所述預(yù)成型體的固化溫度;優(yōu)選地,所述泡沫芯模由聚甲基丙烯酰亞胺制得。
15、本申請第二方面提供一種成型部件,其根據(jù)第一方面任一項所述的復(fù)合材料的部件成型方法制備得到。
16、本申請第三方面提供一種飛行器,其特征在于,包括第二方面所述的成型部件。
17、一些實施方式中,所述開口梁沿艙體的長度方向設(shè)置,所述閉口梁沿艙體的寬度方向設(shè)置。
18、本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案可以包括以下有益成果:
19、本申請的復(fù)合材料的部件成型方法,一方面對梁體結(jié)構(gòu)進行改進,基于中空梁與閉口梁組成的框架型部件結(jié)構(gòu),即可結(jié)合可拆除且可重復(fù)使用的記憶片材制成的第一芯模,以及結(jié)合不用拆除且輕質(zhì)高強的第二芯模在成型模具的型腔內(nèi)快速組成預(yù)成型體,繼而整體固化成型為一體結(jié)構(gòu),最后再低溫復(fù)熱以快速輕松取出軟化后的第一芯模,避免對成型部件產(chǎn)生影響。這樣的設(shè)計,提升生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,確保成型部件的輕質(zhì)化的同時,提高整體產(chǎn)品的剛度。
20、應(yīng)當理解的是,以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的,并不能限制本申請。
1.一種復(fù)合材料的部件成型方法,其特征在于,用于制備框架結(jié)構(gòu)的成型部件,包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件成型方法,其特征在于,所述第一芯模根據(jù)下述方式預(yù)先制備獲得:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的部件成型方法,其特征在于:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的部件成型方法,其特征在于:
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的部件成型方法,其特征在于:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件成型方法,其特征在于:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件成型方法,其特征在于:
8.一種成型部件,其特征在于,根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的復(fù)合材料的部件成型方法制備得到。
9.一種飛行器,其特征在于,包括權(quán)利要求9所述的成型部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的飛行器,其特征在于: