首页 / 专利库 / 人工智能 / 降维 / 一种复合材料压力框的制备方法

一种复合材料框的制备方法

阅读:738发布:2024-01-15

专利汇可以提供一种复合材料框的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 复合材料 压 力 框的制备方法,所述制备方法包括如下步骤: 预浸料 分切、自动铺丝、 热压 罐 固化 、脱模、加工,复合材料压力框的结构包括皮球面、圆孔和多个结构丢层区,本发明的 碳 纤复合材料压力框的制备方法,采用自动铺丝技术进行预浸丝的铺丝,后采用热压罐固 化成 型技术,能够一体成型制得压力框,无需采用分层固化工艺,能够减少能耗、提高生产效率,同时最大程度保留结构性能;制得的压力框,由于采用碳 纤维 制成,压力框具有耐高压、高 载荷 、耐疲劳、耐化学 腐蚀 的优点。,下面是一种复合材料框的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种复合材料框的制备方法,具体包括如下步骤:
步骤一:预浸料分切,将纤维预浸料分切成预定幅宽的预浸丝,将预浸丝披裹PE膜后缠绕在丝束卷上;
步骤二:铺丝,将压力框成型工装装配在铺丝机上,将丝束卷进行放卷,丝束卷上的预浸丝牵引至铺丝头,PE膜牵引至PE膜回收装置,将预浸丝铺放在压力框成型工装上,形成制件;
步骤三:热压固化,将步骤二中的制件放入热压罐中加热保温固化,固化完成后停止加热,待制件降温冷却至常温时,将制件移出热压罐,准备脱模;
步骤四:脱模,分解压力框成型工装,将制件取出,得到压力框毛坯;
步骤五:加工,对压力框毛坯进行精加工,得到复合材料压力框。
2.根据权利要求1所述一种复合材料压力框的制备方法,其特征在于:所述步骤三的固化温度为180±5℃,保温120-135min。
3.根据权利要求2所述一种复合材料压力框的制备方法,其特征在于:开始固化时的升温速率为1-3℃/min,停止固化后降温速率为1-2.5℃/min。
4.根据权利要求1所述一种复合材料压力框的制备方法,其特征在于:所述步骤三的固化压力为0.60-0.65MPa。
5.根据权利要求1所述一种复合材料压力框的制备方法,其特征在于:所述步骤二中,铺放好第一层预浸丝时,采用真空袋进行冷压,然后再继续铺丝。
6.根据权利要求1所述一种复合材料压力框的制备方法,其特征在于:所述步骤二中,制件厚度为5-15mm。
7.根据权利要求1所述一种复合材料压力框的制备方法,其特征在于:所述步骤五中加工顺序为:圆孔粗加工→圆孔精加工→清除毛边。

说明书全文

一种复合材料框的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于复合材料工艺制造领域,具体为一种复合材料压力框的制备方法。

背景技术

[0002] 目前应用较为广泛的压力框为金属材质压力框。复合材料先进技术的成熟使其性能最优和低成本成为可能,从而大大推动了复合材料在航空航天上的应用。一些大的航空航天制造商在零件设计制造中,正逐步减少传统金属加工的比例,优先发展复合材料制造。纤复合材料压力框强度高、质量轻,较传统金属材质压力框优势渐渐明显。压力框大多用于航空航天领域零件开口处结构补强。特定使用条件下(高压强、高载荷),如作为压力筒型件开口补强压力框,需长时间承受较大压强和载荷,重复使用多次依然维持较高的力学性能,而传统的金属压力框已经不能轻易满足这些使用条件的要求。需要强度更高、重量更轻、循环使用次数更多,耐疲劳性能更强同时保持耐化学腐蚀性能的压力框。

发明内容

[0003] 本发明为了克服上述问题,提供了一种一次整体固化,尺寸稳定的碳纤复合材料压力框的制备方法,具体技术方案如下:步骤一:预浸料分切,将碳纤维预浸料分切成预定幅宽的预浸丝,将预浸丝披裹PE膜后缠绕在丝束卷上;
步骤二:铺丝,将压力框成型工装装配在铺丝机上,将丝束卷进行放卷,丝束卷上的预浸丝牵引至铺丝头,PE膜牵引至PE膜回收装置,将预浸丝铺放在压力框成型工装上,形成制件;
步骤三:热压罐固化,将步骤二中的制件放入热压罐中加热保温固化,固化完成后停止加热,待制件降温冷却至常温时,将制件移出热压罐,准备脱模;
步骤四:脱模,分解压力框成型工装,将制件取出,得到压力框毛坯;
步骤五:加工,对压力框毛坯进行加工,加工顺序为:圆孔粗加工→圆孔精加工→清除毛边。
[0004] 一般加工步骤中,利用柔性夹具系统,将压力框毛坯放置在柔性夹具真空吸盘上,按照制件实际尺寸干态加工,圆孔粗加工之后预留1mm余量,然后进行圆孔精加工,其中精加工的进刀速度为30-50mm/min。
[0005] 作为进一步的改进,其特征在于:所述步骤三的固化温度为180℃±5℃,保温120-135min。
[0006] 作为进一步的改进,其特征在于:开始固化时的升温速率1-3℃/min,停止加热后降温速率1-2.5℃/min。
[0007] 作为进一步的改进,其特征在于:所述步骤三的固化压力为0.60-0.65MPa。
[0008] 作为进一步的改进,其特征在于:所述步骤二中,铺放好第一层预浸丝时,采用真空袋进行冷压,然后再继续铺丝。
[0009] 作为进一步的改进,其特征在于:所述步骤二中,制件厚度为5-15mm。
[0010] 通过该方法获得的压力框是一体成型的结构。
[0011] 本发明的有益效果:本发明的碳纤复合材料压力框的制备方法,采用自动铺丝技术进行预浸丝的铺丝,后采用热压罐固化成型技术,能够一体成型制得压力框,无需采用分层固化工艺,能够减少能耗、提高生产效率,同时最大程度保留结构性能;制得的压力框,由于采用碳纤维制成,压力框具有耐高压、高载荷、耐疲劳、耐化学腐蚀的优点。附图说明
[0012] 图1为实施例中制备的压力框的结构示意图。

具体实施方式

[0013] 为了加深对本发明的理解,下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述,该实施例仅用于解释本发明,并不对保护范围构成限定。实施例
[0014] 如图1所示,为一种复合材料压力框,包括皮球面1、圆孔2、多个结构丢层区3,结构丢层区3为矩形凹槽结构。
[0015] 以附图1结构为示例,假定制件皮球面厚度为15mm,最大圆半径为1500mm,圆孔贯通整个压力框,铺层设计为(0/45/90)ns,纤维采用T800级碳纤维,树脂及固化剂为环体系,模具提前准备好,制件内圆弧面由模具赋型决定。一种复合材料压力框的制备方法,包括如下步骤:步骤一:预浸料分切,将300mm幅宽碳纤维预浸料从-18℃冷库取出,常温放置8h至包装袋外无冷凝。利用自动分切设备将150mm预浸料分切成20条6.35mm规定规格幅宽的预浸丝,废边预料留存,将6.35mm预浸丝披裹PE膜后缠绕在丝束卷上,接头用胶带纸固定;
步骤二:自动铺丝,在恒温恒湿且洁净环境中,将压力框成型工装装配在自动铺丝机定位器上,提前准备好自动铺丝机铺丝程序,将丝束卷进行放卷,丝束卷上的预浸丝牵引至铺丝头,PE膜牵引至PE膜回收装置,将预浸丝铺放在压力框成型工装上,然后按照铺丝程序进行自动铺丝,铺丝范围包括皮球面1和结构丢层区3,形成制件,首层需要制作真空袋进行一次冷压,其中皮球面1厚度为15mm,结构丢层区3的厚度为10mm;
步骤三:热压罐固化,自动铺丝完成后将制件放置在热压罐中加热,开始固化,升温速率为3℃/min,固化温度为180℃,然后保温120min,固化完成后关闭加热,制件随炉冷却,冷却速率为2.5℃/min,待热压罐温度降至40℃,打开热压罐,制件继续降温冷却,待制件降温至常温时,将制件移出热压罐,准备脱模;
步骤四:脱模,利用行车等辅助分解压力框成型工装,将制件取出;
步骤五:加工,利用柔性夹具系统,将复合材料压力框毛坯放置在柔性夹具真空吸盘上面,提前准备好柔性夹具编程程序和CNC加工程序,按照制件实际尺寸干态加工,加工的顺序依次为,圆孔粗加工→圆孔精加工→清除毛边。
[0016] 本实施例中的方法制备压力框,抛弃了传统帽型长绗等结构加强方式,其特别设计有结构丢层区,结构丢层区为矩形凹槽结构,结构丢层区不仅有效降低结构总体厚度,还能使得结构受力均匀向四周分散。同时,采用一体化全碳纤复合材料自动铺丝热压罐成型压力框,能够最大限度保留结构的承载能力,提高生产效益,保证质量均一性,降低生产总体成本。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈