一种用于PMI泡沫加筋的复合材料零件制造方法与流程

一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法
技术领域
1.本发明涉及到复合材料加工技术领域，尤其涉及一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法。


背景技术：

2.pmi泡沫，即聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，在pmi泡沫加筋复合材料零件的成型中涉及到共胶接，共胶接是将蒙皮零件固化后，将泡沫芯使用胶膜包裹后定位在蒙皮上方，在泡沫芯上铺叠预浸料，铺叠完成后封装真空袋，放入热压罐中进行胶接共固化。共胶接过程中，易出现分层问题，特别是筋条r区出现分层情况较多，导致零件报废。
3.公开号为cn113733595a，公开日为2021年12月03日的中国专利文献公开了一种全包裹式复合材料泡沫夹芯翼肋加工方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一：制作待加工翼肋的轮廓，包括外轮廓以及六个三角形减轻孔和两个用于与机翼前后圆梁装配的圆孔；步骤二：通过碳纤维编织布包裹待加工翼肋；步骤三：将步骤二中经碳纤维编织布包裹后的待加工翼肋放置在下模具上；步骤四：将上模具a与上模具b沿水平方向合模，使整个待加工翼肋位于由上模具a与上模具b构成的待加工翼肋的外轮廓内，并通过销钉固定上模具a与下模具b；步骤五：在待加工翼肋的各个减轻孔与圆孔内安装镶嵌块，并通过销钉固定；步骤六：在上模具上表面覆盖真空袋，并将真空袋周向通过密封胶条固定在下模具上，随后抽真空、加热固化；步骤七：脱模脱模时先将上模具a和上模具b、各个镶嵌块与下模具间的连接销钉取下，随后沿水平方向向两侧移动上模具a与上模具b，进一步沿竖直方向取下各个镶嵌块，使上模具a、上模具b和镶嵌块脱离加工完成的翼肋。
4.该专利文献公开的种全包裹式复合材料泡沫夹芯翼肋加工方法，得到的翼肋重量轻，强度高，刚度大。但是，零件表面平整度较差，容易出现皱褶，仍然存在分层缺陷。


技术实现要素：

5.本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，本发明制造得到的加筋复合材料零件内部质量高，无分层缺陷，零件表面平整度好，无皱褶。
6.本发明通过下述技术方案实现：一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，其特征在于，包括以下步骤：a、预浸料树脂性能测试，根据测试结果确定恒温温度和恒温时间，恒温时间短于凝胶时间，使恒温过程不凝胶；b、蒙皮铺叠和固化，在工装上施工脱模材料，将预浸料提前按照设计的铺层方向
和尺寸下料，将下好的料片按照铺层方向和顺序进行铺叠，铺叠完成后封装真空袋，将封装好的零件推入热压罐中，按照预定的固化参数、恒温温度和恒温时间进行固化；c、蒙皮表面处理，蒙皮带胶接表面采用80目以上砂纸进行手工表面粗化或通过吹砂进行粗化，粗化完成后在洁净间使用丙酮清洁表面并晾置30分钟；d、泡沫芯定位，在蒙皮待胶接表面铺叠一层胶膜，将加工好的泡沫芯包裹一层胶膜放置在蒙皮胶接区域，定位时采用激光定位仪和定位卡板结合进行定位，定位完成后封装真空袋预抽；e、芯材安放，在泡沫筋条两侧安放芯材；f、预浸料铺叠，在泡沫筋条上方铺叠预浸料，按照每四层预抽一次的频率进行预抽；g、封装真空袋和固化，铺叠完成后，依次放置可剥布、有孔隔离膜和水刺毡，周边在有孔隔离膜和水刺毡之间放置玻璃布导气，水刺毡上方周边放置一圈透气毡，最后放置真空袋使用腻子条进行密封加压恒温固化。
7.所述步骤a中，预浸料树脂性能测试是指对预铺叠的预浸料，使用流变仪测试预浸料树脂的粘温曲线，从粘温曲线中找到降低至较低粘度时的温度及凝胶时间。
8.所述步骤a中，恒温温度为80℃，恒温时间为40min。
9.所述步骤b中，热压罐的真空度≤-0.090mpa，固化压力为0.65mpa。
10.所述步骤e中，芯材是通过泡沫芯的外r和复合帽型筋的内r确定使用的预浸料和胶膜的尺寸，然后卷成细长条形放在芯材成型工装上预抽形成，并通过手工擀压和预抽压紧制得。
11.所述步骤g中，固化压力为0.4-0.5mpa。
12.本发明的有益效果主要表现在以下方面：1、本发明，a、预浸料树脂性能测试，根据测试结果确定恒温温度和恒温时间，恒温时间短于凝胶时间，使恒温过程不凝胶；b、蒙皮铺叠和固化；c、蒙皮表面处理；d、泡沫芯定位；e、芯材安放，在泡沫筋条两侧安放芯材；f、预浸料铺叠，在泡沫筋条上方铺叠预浸料，按照每四层预抽一次的频率进行预抽；g、封装真空袋和固化，铺叠完成后，依次放置可剥布、有孔隔离膜和水刺毡，周边在有孔隔离膜和水刺毡之间放置玻璃布导气，水刺毡上方周边放置一圈透气毡，最后放置真空袋使用腻子条进行密封加压恒温固化，较现有技术而言，制造得到的加筋复合材料零件内部质量高，无分层缺陷，零件表面平整度好，无皱褶。
13.2、本发明，根据预浸料树脂性能测试结果确定得到的恒温平台能够确保零件温度趋于均匀，减少由于温度不均匀导致的树脂局部流动不均匀，影响小分子物或气体排出，而且树脂在加压情况下粘度较低时能够充分流动，更利于排出裹入的气体，从而减小分层的产生。
14.3、本发明，在铺叠过程中有效检查架桥，通过选择合适宽度预浸料制作的芯材，合理使用辅助材料封装真空袋形成通路，能够有效提高复合材料零件的质量，避免产生分层现象。
15.4、本发明，封装真空袋时，采用水刺毡覆盖预浸料表面，边缘使用玻璃布和透气毡导气，形成通路，从而利于气体的排出。
附图说明
16.下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：图1为本发明的流程框图。
具体实施方式
17.实施例1参见图1，一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，包括以下步骤：a、预浸料树脂性能测试，根据测试结果确定恒温温度和恒温时间，恒温时间短于凝胶时间，使恒温过程不凝胶；b、蒙皮铺叠和固化，在工装上施工脱模材料，将预浸料提前按照设计的铺层方向和尺寸下料，将下好的料片按照铺层方向和顺序进行铺叠，铺叠完成后封装真空袋，将封装好的零件推入热压罐中，按照预定的固化参数、恒温温度和恒温时间进行固化；c、蒙皮表面处理，蒙皮带胶接表面采用80目以上砂纸进行手工表面粗化或通过吹砂进行粗化，粗化完成后在洁净间使用丙酮清洁表面并晾置30分钟；d、泡沫芯定位，在蒙皮待胶接表面铺叠一层胶膜，将加工好的泡沫芯包裹一层胶膜放置在蒙皮胶接区域，定位时采用激光定位仪和定位卡板结合进行定位，定位完成后封装真空袋预抽；e、芯材安放，在泡沫筋条两侧安放芯材；f、预浸料铺叠，在泡沫筋条上方铺叠预浸料，按照每四层预抽一次的频率进行预抽；g、封装真空袋和固化，铺叠完成后，依次放置可剥布、有孔隔离膜和水刺毡，周边在有孔隔离膜和水刺毡之间放置玻璃布导气，水刺毡上方周边放置一圈透气毡，最后放置真空袋使用腻子条进行密封加压恒温固化。
18.本实施例为最基本的实施方式，较现有技术而言，制造得到的加筋复合材料零件内部质量高，无分层缺陷，零件表面平整度好，无皱褶。
19.实施例2参见图1，一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，包括以下步骤：a、预浸料树脂性能测试，根据测试结果确定恒温温度和恒温时间，恒温时间短于凝胶时间，使恒温过程不凝胶；b、蒙皮铺叠和固化，在工装上施工脱模材料，将预浸料提前按照设计的铺层方向和尺寸下料，将下好的料片按照铺层方向和顺序进行铺叠，铺叠完成后封装真空袋，将封装好的零件推入热压罐中，按照预定的固化参数、恒温温度和恒温时间进行固化；c、蒙皮表面处理，蒙皮带胶接表面采用80目以上砂纸进行手工表面粗化或通过吹砂进行粗化，粗化完成后在洁净间使用丙酮清洁表面并晾置30分钟；d、泡沫芯定位，在蒙皮待胶接表面铺叠一层胶膜，将加工好的泡沫芯包裹一层胶膜放置在蒙皮胶接区域，定位时采用激光定位仪和定位卡板结合进行定位，定位完成后封装真空袋预抽；e、芯材安放，在泡沫筋条两侧安放芯材；f、预浸料铺叠，在泡沫筋条上方铺叠预浸料，按照每四层预抽一次的频率进行预
抽；g、封装真空袋和固化，铺叠完成后，依次放置可剥布、有孔隔离膜和水刺毡，周边在有孔隔离膜和水刺毡之间放置玻璃布导气，水刺毡上方周边放置一圈透气毡，最后放置真空袋使用腻子条进行密封加压恒温固化。
20.进一步的，所述步骤a中，预浸料树脂性能测试是指对预铺叠的预浸料，使用流变仪测试预浸料树脂的粘温曲线，从粘温曲线中找到降低至较低粘度时的温度及凝胶时间。
21.本实施例为一较佳实施方式，根据预浸料树脂性能测试结果确定得到的恒温平台能够确保零件温度趋于均匀，减少由于温度不均匀导致的树脂局部流动不均匀，影响小分子物或气体排出，而且树脂在加压情况下粘度较低时能够充分流动，更利于排出裹入的气体，从而减小分层的产生。
22.实施例3参见图1，一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，包括以下步骤：a、预浸料树脂性能测试，根据测试结果确定恒温温度和恒温时间，恒温时间短于凝胶时间，使恒温过程不凝胶；b、蒙皮铺叠和固化，在工装上施工脱模材料，将预浸料提前按照设计的铺层方向和尺寸下料，将下好的料片按照铺层方向和顺序进行铺叠，铺叠完成后封装真空袋，将封装好的零件推入热压罐中，按照预定的固化参数、恒温温度和恒温时间进行固化；c、蒙皮表面处理，蒙皮带胶接表面采用80目以上砂纸进行手工表面粗化或通过吹砂进行粗化，粗化完成后在洁净间使用丙酮清洁表面并晾置30分钟；d、泡沫芯定位，在蒙皮待胶接表面铺叠一层胶膜，将加工好的泡沫芯包裹一层胶膜放置在蒙皮胶接区域，定位时采用激光定位仪和定位卡板结合进行定位，定位完成后封装真空袋预抽；e、芯材安放，在泡沫筋条两侧安放芯材；f、预浸料铺叠，在泡沫筋条上方铺叠预浸料，按照每四层预抽一次的频率进行预抽；g、封装真空袋和固化，铺叠完成后，依次放置可剥布、有孔隔离膜和水刺毡，周边在有孔隔离膜和水刺毡之间放置玻璃布导气，水刺毡上方周边放置一圈透气毡，最后放置真空袋使用腻子条进行密封加压恒温固化。
23.所述步骤a中，预浸料树脂性能测试是指对预铺叠的预浸料，使用流变仪测试预浸料树脂的粘温曲线，从粘温曲线中找到降低至较低粘度时的温度及凝胶时间。
24.所述步骤a中，恒温温度为80℃，恒温时间为40min。
25.所述步骤b中，热压罐的真空度为-0.1mpa，固化压力为0.65mpa。
26.所述步骤e中，芯材是通过泡沫芯的外r和复合帽型筋的内r确定使用的预浸料和胶膜的尺寸，然后卷成细长条形放在芯材成型工装上预抽形成，并通过手工擀压和预抽压紧制得。
27.所述步骤g中，固化压力为0.4mpa。
28.本实施例为又一较佳实施方式，在铺叠过程中有效检查架桥，通过选择合适宽度预浸料制作的芯材，合理使用辅助材料封装真空袋形成通路，能够有效提高复合材料零件的质量，避免产生分层现象。
29.实施例4参见图1，一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，包括以下步骤：a、预浸料树脂性能测试，根据测试结果确定恒温温度和恒温时间，恒温时间短于凝胶时间，使恒温过程不凝胶；b、蒙皮铺叠和固化，在工装上施工脱模材料，将预浸料提前按照设计的铺层方向和尺寸下料，将下好的料片按照铺层方向和顺序进行铺叠，铺叠完成后封装真空袋，将封装好的零件推入热压罐中，按照预定的固化参数、恒温温度和恒温时间进行固化；c、蒙皮表面处理，蒙皮带胶接表面采用80目以上砂纸进行手工表面粗化或通过吹砂进行粗化，粗化完成后在洁净间使用丙酮清洁表面并晾置30分钟；d、泡沫芯定位，在蒙皮待胶接表面铺叠一层胶膜，将加工好的泡沫芯包裹一层胶膜放置在蒙皮胶接区域，定位时采用激光定位仪和定位卡板结合进行定位，定位完成后封装真空袋预抽；e、芯材安放，在泡沫筋条两侧安放芯材；f、预浸料铺叠，在泡沫筋条上方铺叠预浸料，按照每四层预抽一次的频率进行预抽；g、封装真空袋和固化，铺叠完成后，依次放置可剥布、有孔隔离膜和水刺毡，周边在有孔隔离膜和水刺毡之间放置玻璃布导气，水刺毡上方周边放置一圈透气毡，最后放置真空袋使用腻子条进行密封加压恒温固化。
30.所述步骤a中，预浸料树脂性能测试是指对预铺叠的预浸料，使用流变仪测试预浸料树脂的粘温曲线，从粘温曲线中找到降低至较低粘度时的温度及凝胶时间。
31.进一步的，所述步骤a中，恒温温度为80℃，恒温时间为40min。所述步骤b中，热压罐的真空度为-0.090mpa，固化压力为0.65mpa。所述步骤e中，芯材是通过泡沫芯的外r和复合帽型筋的内r确定使用的预浸料和胶膜的尺寸，然后卷成细长条形放在芯材成型工装上预抽形成，并通过手工擀压和预抽压紧制得。所述步骤g中，固化压力为0.5mpa。
32.本实施例为最佳实施方式，封装真空袋时，采用水刺毡覆盖预浸料表面，边缘使用玻璃布和透气毡导气，形成通路，从而利于气体的排出。
33.本发明的基本原理如下：通过流变测试得到预浸料树脂的粘温曲线，通过测试树脂的凝胶时间，能够确定在固化过程中增加的恒温平台的恒温温度和恒温时间，温度为粘度较低时，且具有相对较长的凝胶时间的温度，时间略小于该温度下的凝胶时间，保证在恒温平台恒温过程中不凝胶，从而使气体更易排出，减小分层问题。

技术特征：
1.一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，其特征在于，包括以下步骤：a、预浸料树脂性能测试，根据测试结果确定恒温温度和恒温时间，恒温时间短于凝胶时间，使恒温过程不凝胶；b、蒙皮铺叠和固化，在工装上施工脱模材料，将预浸料提前按照设计的铺层方向和尺寸下料，将下好的料片按照铺层方向和顺序进行铺叠，铺叠完成后封装真空袋，将封装好的零件推入热压罐中，按照预定的固化参数、恒温温度和恒温时间进行固化；c、蒙皮表面处理，蒙皮带胶接表面采用80目以上砂纸进行手工表面粗化或通过吹砂进行粗化，粗化完成后在洁净间使用丙酮清洁表面并晾置30分钟；d、泡沫芯定位，在蒙皮待胶接表面铺叠一层胶膜，将加工好的泡沫芯包裹一层胶膜放置在蒙皮胶接区域，定位时采用激光定位仪和定位卡板结合进行定位，定位完成后封装真空袋预抽；e、芯材安放，在泡沫筋条两侧安放芯材；f、预浸料铺叠，在泡沫筋条上方铺叠预浸料，按照每四层预抽一次的频率进行预抽；g、封装真空袋和固化，铺叠完成后，依次放置可剥布、有孔隔离膜和水刺毡，周边在有孔隔离膜和水刺毡之间放置玻璃布导气，水刺毡上方周边放置一圈透气毡，最后放置真空袋使用腻子条进行密封加压恒温固化。2.根据权利要求1所述的一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，其特征在于：所述步骤a中，预浸料树脂性能测试是指对预铺叠的预浸料，使用流变仪测试预浸料树脂的粘温曲线，从粘温曲线中找到降低至较低粘度时的温度及凝胶时间。3.根据权利要求1所述的一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，其特征在于：所述步骤a中，恒温温度为80℃，恒温时间为40min。4.根据权利要求1所述的一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，其特征在于：所述步骤b中，热压罐的真空度≤-0.090mpa，固化压力为0.65mpa。5.根据权利要求1所述的一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，其特征在于：所述步骤e中，芯材是通过泡沫芯的外r和复合帽型筋的内r确定使用的预浸料和胶膜的尺寸，然后卷成细长条形放在芯材成型工装上预抽形成，并通过手工擀压和预抽压紧制得。6.根据权利要求1所述的一种用于pmi泡沫加筋的复合材料零件制造方法，其特征在于：所述步骤g中，固化压力为0.4-0.5mpa。

技术总结
本发明公开了一种用于PMI泡沫加筋的复合材料零件制造方法，属于复合材料加工技术领域，其特征在于：a、预浸料树脂性能测试，根据测试结果确定恒温温度和恒温时间，恒温时间短于凝胶时间，使恒温过程不凝胶；b、蒙皮铺叠和固化；c、蒙皮表面处理；d、泡沫芯定位；e、芯材安放，在泡沫筋条两侧安放芯材；f、预浸料铺叠；g、封装真空袋和固化，铺叠完成后，依次放置可剥布、有孔隔离膜和水刺毡，周边在有孔隔离膜和水刺毡之间放置玻璃布导气，水刺毡上方周边放置一圈透气毡，最后放置真空袋使用腻子条进行密封加压恒温固化。本发明制造得到的加筋复合材料零件内部质量高，无分层缺陷，零件表面平整度好，无皱褶。无皱褶。无皱褶。


技术研发人员：闫雷鸽 祝君军 唐鹏 包啸 龚志红 张雪霏
受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/12