本發(fā)明涉及低空經(jīng)濟(jì)，尤其涉及一種基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法。
背景技術(shù)：
1、在低空飛行器領(lǐng)域，尤其是無人機(jī)，其性能提升對(duì)旋翼有著極高要求。隨著碳纖維材料的國產(chǎn)化與成本降低，為無人機(jī)旋翼減重帶來契機(jī)，使其在續(xù)航與載重方面表現(xiàn)更為出色。然而，傳統(tǒng)的夾芯復(fù)合材料制造工藝在生產(chǎn)無人機(jī)旋翼時(shí)，暴露出眾多短板。
2、現(xiàn)有工藝，諸如需借助cnc雕刻，這無疑大幅提升了生產(chǎn)成本；或者采用兩步法，先制備芯材，再包裹碳纖維預(yù)浸料進(jìn)行模壓成型。在模壓成型后，還必須經(jīng)過冷卻環(huán)節(jié)，待制品降溫后才能得到碳纖維制品粗胚，此過程極為耗時(shí)，生產(chǎn)效率極為低下，難以契合當(dāng)下快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。
3、從材料選用來看，傳統(tǒng)無人機(jī)旋翼常采用發(fā)泡聚苯乙烯eps、甲基丙烯酰亞胺pmi等材料。但eps發(fā)泡質(zhì)量不穩(wěn)定，且在超過130℃的模壓成型環(huán)境中，極易出現(xiàn)芯材熔融收縮現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。pmi材料雖性能較好，卻需額外的cnc雕刻來塑造芯材造型，不僅成本高昂，還增加了制作工序。即便隨著碳纖維材料普及，有技術(shù)嘗試將其與樹脂材料結(jié)合制作旋翼，可普遍面臨先對(duì)樹脂材料發(fā)泡定型，再與碳纖維固化的復(fù)雜流程，且固化后需冷卻至60℃-70℃才能脫模，否則材料強(qiáng)度將大打折扣?？梢姡?dāng)前無人機(jī)旋翼制作工藝繁瑣復(fù)雜，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)效率的提升與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供了一種基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法，以解決傳統(tǒng)旋翼制作工藝繁瑣、生產(chǎn)效率低的技術(shù)問題。
2、為了解決上述技術(shù)問題，第一方面，本發(fā)明提供了一種基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法，包括：
3、根據(jù)旋翼外形設(shè)計(jì)，裁取出滿足旋翼外形設(shè)計(jì)要求的環(huán)氧芯材；
4、根據(jù)力學(xué)設(shè)計(jì)要求，采用碳纖維預(yù)浸布在環(huán)氧芯材表面鋪層，以包裹環(huán)氧芯材得到碳纖維疊層環(huán)氧芯材；
5、將碳纖維疊層環(huán)氧芯材放置于模具的模腔，合模鎖模，以模具溫度為130℃～160℃，模具壓力為0.5mpa～20mpa，使碳纖維疊層環(huán)氧芯材受熱發(fā)泡樹脂固化10min～50min，脫模，得到環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制品。
6、在其中的一些實(shí)施例中，所述模具溫度為140℃～155℃。
7、在其中的一些實(shí)施例中，所述環(huán)氧芯材的初始密度為0.25g/cm3～1.25g/cm3，發(fā)泡密度為0.1g/cm3～0.3g/cm3。
8、在其中的一些實(shí)施例中，所述環(huán)氧芯材的自由發(fā)泡倍率為3倍～25倍，使用發(fā)泡倍率為1倍～7倍。
9、在其中的一些實(shí)施例中，所述環(huán)氧芯材的牌號(hào)包括惠州市致誠新材料科技有限公司的環(huán)氧芯材系列的k100、k102、k107、k127、k129、k500、k505、k525、k930、k951或k975。
10、在其中的一些實(shí)施例中，所述碳纖維預(yù)浸布為在環(huán)氧樹脂膠液預(yù)浸后的碳纖維布。
11、在其中的一些實(shí)施例中，所述碳纖維預(yù)浸布在環(huán)氧芯材的表面鋪層為根據(jù)力學(xué)設(shè)計(jì)要求，采用多層碳纖維預(yù)浸布環(huán)繞式包裹環(huán)氧芯材。
12、在其中的一些實(shí)施例中，所述碳纖維預(yù)浸布的鋪層方向與所述環(huán)氧芯材的外形長(zhǎng)度方向之間的角度為0℃～180℃。
13、在其中的一些實(shí)施例中，所述碳纖維預(yù)浸布的纖維絲束范圍為1000～24000，拉伸強(qiáng)度3000～7000mpa，拉伸模量200～400gpa。
14、本發(fā)明還提供一種無人機(jī)旋翼，基于上述環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法制備得到。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具備以下有益效果：
16、本發(fā)明的旋翼制備工藝將碳纖維預(yù)浸布包裹環(huán)氧芯材放入模具進(jìn)行一次熱發(fā)泡固化成型(hem，heat?expansion?molding)后，直接高溫脫模，無需分步驟先對(duì)環(huán)氧芯材進(jìn)行發(fā)泡固化，同步與碳纖維結(jié)合固化成型，無需冷卻模具脫模，大大減少工藝步驟，有效提高生產(chǎn)效率。同時(shí)本發(fā)明采用共固化熱脫工藝能夠使環(huán)氧芯材的發(fā)泡力與碳纖維預(yù)浸布的樹脂固化度達(dá)到平衡，提高發(fā)泡后的環(huán)氧芯材與碳纖維布之間的固化粘接力，從而使制備得到的碳纖維旋翼外觀質(zhì)量更高。
1.一種基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法，其特征在于，所述模具溫度為140℃～155℃。
3.如權(quán)利要求1所述的基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法，其特征在于，所述環(huán)氧芯材的初始密度為0.25g/cm3～1.25g/cm3，發(fā)泡密度為0.1g/cm3～0.3g/cm3。
4.如權(quán)利要求1所述的基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法，其特征在于，所述環(huán)氧芯材的自由發(fā)泡倍率為3倍～25倍，使用發(fā)泡倍率為1倍～4倍。
5.如權(quán)利要求1所述的基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法，其特征在于，所述環(huán)氧芯材的牌號(hào)包括惠州市致誠新材料有限公司的環(huán)氧芯材系列的k100、k102、k107、k127、k129、k500、k505、k525、k930、k951或k975。
6.如權(quán)利要求1所述的基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法，其特征在于，所述碳纖維預(yù)浸布為在環(huán)氧樹脂膠液預(yù)浸后的碳纖維布。
7.如權(quán)利要求1所述的基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法，其特征在于，所述碳纖維預(yù)浸布的纖維絲束范圍為1000～24000，拉伸強(qiáng)度3000～7000mpa，拉伸模量200～400gpa。
8.一種無人機(jī)旋翼，其特征在于，基于如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的基于共固化熱脫工藝的環(huán)氧發(fā)泡碳纖維旋翼制備方法制備得到。