[发明专利]内网格加筋复合材料封闭构件的水溶性芯模的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内网格加筋复合材料封闭构件的芯模的成型方法。

背景技术

带有内网格的纤维增强树脂基复合材料构件或与其结构相近的复合材料构件的特点是内部由不同形状的网格组成，这些网格与蒙皮是一体成型的，从而保证了纤维的连续性，因此这类结构具有较高结构效率，轻质高强，越来越受到航空航天领域的重视。但是内网格加筋复合材料封闭构件的成型如果采用金属模具，则由于脱模困难，模具结构复杂而难以实现。

发明内容

本发明的目的是为了解决内网格加筋复合材料封闭构件采用金属模具难以实现的问题，进而提供一种内网格加筋复合材料封闭构件的水溶性芯模的成型方法。

本发明的一种内网格加筋复合材料封闭构件的水溶性芯模的成型方法的步骤为：

步骤一：配置芯模材料：先将PVP材料溶于水中，配成浓度为10％～30％的水溶液，待完全溶解后，加入填料，PVP材料的质量为填料的质量的1％～15％，然后搅拌均匀；

步骤二：预成型：将配置完成的芯模材料放入模具中压实得到芯模坯；

步骤三：烘干：将芯模坯放入烘箱中进行烘干，烘出芯模坯中的水份，烘干温度为100℃～200℃；

步骤四：机械加工：对干燥后的芯模坯采用机加工手段进行加工，以保证芯模的结构尺寸；

步骤五：表面处理：在芯模的表面均匀涂抹一层水溶性胶水，常温晾干后芯模表面形成一层坚硬的保护膜，然后在保护膜表面涂抹一层脱模剂。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的成型方法制成的水溶性芯模有效地解决了内网格加筋复合材料封闭构件成型困难的问题。该成型方法保证了纤维的连续性，成型出的复合材料件具有较好的力学性能；同时本发明采用的水溶性芯模材料具有良好的热稳定性，密度低，用水溶性材料制备的芯模质量轻，热膨胀系数小。采用本发明方法制成的芯模而制备的内网格加筋复合材料封闭构件的纤维体积含量为60±5％，空隙率≤1％，复合材料构件成型温度可达到200℃。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的内网格加筋复合材料封闭构件的水溶性芯模的成型方法的步骤为：

步骤一：配置芯模材料：先将PVP材料溶于水中，配成浓度为10％～30％的水溶液，待完全溶解后，加入填料，PVP材料的质量为填料的质量的1％～15％，然后搅拌均匀；所述PVP材料是一种水溶性聚合物，该聚合物的全称为聚乙烯基吡咯烷酮；

步骤二：预成型：将配置完成的芯模材料放入模具中压实得到芯模坯；模具内腔制成设计好的芯模的形状，这样可以免除机械加工步骤；也可以做成预成型块，然后通过各种机械加工手段，将水溶性芯模加工成所需要的形状。在预成型过程中，对芯模材料施加的压力越大，做出的芯模的抗压能力就越强；

步骤三：烘干：将芯模坯放入烘箱中进行烘干，烘出芯模坯中的水份，烘干温度为100℃～200℃；烘干时间取决于被干燥芯模尺寸的大小，尺寸越大的芯模，需要的干燥时间越长；通过干燥将芯模中的水份完全烘出去，否则将会影响制成芯模的复合材料的性能；

步骤四：机械加工：对干燥后的芯模坯采用机加工手段进行加工；采用机械加工将芯模加工出需要的各种形状，加工时注意刀具的方向，以免棱角处出现缺陷；

步骤五：表面处理：在芯模的表面均匀涂抹一层水溶性胶水，常温晾干后芯模表面形成一层坚硬的保护膜，然后在保护膜表面涂抹一层脱模剂。芯模加工成需要的形状后，还要进行表面处理，以免在固化的过程中，胶液渗入芯模材料的微小空隙中，给脱除芯模材料带来困难，涂刷一层脱模剂，便于芯模顺利地被脱除。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中的填料包括微米级玻璃微珠、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛以及陶瓷粉中的一种或几种。通过控制加入的比例来调节水溶性芯模材料的物理性能。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中的填料还增加有石墨或金属粉末。通过添加石墨或金属粉末改善芯模材料的物理性质，如导热系数、热膨胀系数等。