[发明专利]碳纤维复合材料一体化多通接头的制作模具以及制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种碳纤维复合材料一体化多通接头的制作模具以及制备方法，属于复合材料空间桁架技术领域。

背景技术

针对近期的研究热点平流层浮空器，其大型轻质碳纤维复合材料桁架结构的连接已成为瓶颈技术，一般金属连接件重量大、金属接头和碳纤维杆件之间的连接离散性大，碳纤维和金属接头之间的电腐蚀影响了结构的使用时间等问题的出现，需要研究一种轻质、高效的碳纤维复合材料连接件解决上述问题。

现有的碳纤维复合材料连接件一般采用三维编织RTM工艺，但是由于一体化接头形状复杂，目前三维编织预制件均采用人工编织，效率极低，费用极高，不适用于大型桁架结构的连接件制作。研究一种高效、低成本、承载能力强的连接件对平流层浮空器的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种碳纤维复合材料一体化多通接头的制作模具以及制备方法，采用碳纤维铺层技术、阴阳模模压技术、硅橡胶增压技术和倒角填充技术相结合的方法，制作碳纤维复合材料一体化接头，本方法工艺相对简单，成品质量较高，多个模具同时操作效率较高，适合于浮空器大型桁架结构的连接件制作。

碳纤维复合材料一体化多通接头的制作模具，根据一体化多通接头具体的要求进行制作，包括阳模和阴模，阳模采用硅胶，阴模采用钢，并且在一体化多通接头的截面突变处，设有倒角，倒角处填充碳纤维丝。

碳纤维复合材料一体化多通接头的制备方法，包括以下几个步骤：

步骤一：根据碳纤维复合材料一体化多通接头设计要求，制作模具，模具包括阴模和阳模；

阳模采用硅胶制成，阴模采用钢；在碳纤维复合材料一体化接头的截面突变处，制作倒角；

步骤二：根据碳纤维复合材料一体化接头的铺层要求，准备碳纤维预浸布；

步骤三：对所有阴模和阳模进行加热至50-60℃，并在两者表面均匀涂抹脱模剂；

步骤四：按照复合材料接头的铺层要求先在阳模表面卷铺碳纤维预浸布，再在阴模内部铺设碳纤维预浸布；

步骤五：在模具倒角处填充碳纤维预浸丝，单丝的截面规格长为0.8mm-1mm，宽为0.8mm-1mm，碳纤维预浸丝填充满倒角；

步骤六：拼装模具，并用螺栓固定加压，压力根据具体的碳纤维复合材料一体化接头设计要求制定；

步骤七：根据碳纤维预浸布的固化要求，对碳纤维复合材料一体化接头预成型件进行加热固化；

步骤八：固化完成后进行脱模，先脱阴模，再脱阳模，脱模时注意保持碳纤维复合材料一体化接头的完好，避免损坏；

步骤九：打磨修正脱模后的产品，进行表面处理，得到成品。

本发明的优点在于：

(1)本发明为浮空器桁架结构的连接件制作提供了一种新的方法，本方法工艺相对简单，成品质量较好，操作效率较高；

(2)本发明采用硅胶阳模和钢制阴模相结合的模具，有效提高了模具对碳纤维复合材料制件的压力，提高了碳纤维复合材料制件的质量；

(3)本发明采用倒角填充技术，减小了接头在形状突变处的应力集中现象，有效的提高了接头的承载能力；

(4)本发明方法制作的碳纤维复合材料一体化接头提高了桁架结构的承载能力、整体刚度和稳定性。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明实施例中的碳纤维复合材料一体化接头；

图3是本发明实施例中的模具的结构示意图；

图4是本发明实施例中的阴模整体图；

图5是本发明实施例中的阴模分解图；

图6是本发明实施例中的阳模整体图；

图7是本发明实施例中的阳模分解图；

图8是本发明实施例中的阴模铺设底布；

图9是本发明实施例中的阴模安装第一个阳模；

图10是本发明实施例中的阴模安装所有阳模；

图11是本发明实施例中的阴模铺设顶布；

图12是本发明实施例中的模具整体紧固。

图中：

1-主套筒    2-斜套筒    3-直套筒

4-阴模      5-阳模      401-阴模

402-下阴模  403-左阴模  404-右阴模

501-主杆阳模502-斜杆阳模503-隔框杆阳模

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。