[发明专利]2mm以下方舱副车架用薄壁梁的制造方法及所得梁

说明书

技术领域

   本发明涉及一种2mm以下方舱副车架用薄壁梁的制造方法及所得梁。 

背景技术

    方舱是一种独立的箱体，能够在恶劣的外在环境条件下提供良好的内部工作环境，具有多种防护能力且机动性好，在野战救护、航天航空、抗震救灾、石油和地质勘探等方面应用也很广泛。然而现有方舱多采用金属材料制备，机动性能不佳且要求更高的能耗，固采用比强度高，比模量大，抗疲劳性能好，耐化学腐蚀性好等优点的碳纤维复合材料可以有效的提高方舱的综合性能，特别是机动性能。 

    方舱副车架是方舱的主承力结构，对于方舱的综合性能起决定性的作用，目前采用的方舱副车架多为金属材质，由于金属材料密度大，不利于方舱减重和整体性能的提高。目前已有可以用作方舱副车架的碳纤维复合材料梁的制造方法，但是主要都是以拉挤成型为主。传统拉挤方法制得碳纤维复合材料管材中碳纤维为单取向，这使得复合材料管材在垂直于纤维取向方向力学性能较差，不适合于方舱副车架用梁；碳纤维织物增强复合材料拉挤成型可以一定程度上解决管材各向异性的缺陷，但该方法对设备投资要求过高，且只能保证梁的内表面尺寸，不适合对方形管外表面尺寸要求较高的方舱副车架用梁。除此之外，该方法制得梁存在着制品内部孔隙率高，树脂含量不可控等缺点，而且生产环境恶劣。 

    上述问题是在2mm以下方舱副车架用薄壁梁的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种2mm以下方舱副车架用薄壁梁的设计制造方法及所得梁用于解决已有技术中存在的缺陷和不足如下：方舱副车架用梁多为金属材质，降低了方舱的灵活机动性能，同时也增加了能耗；现在已有梁用矩形薄壁空心管制造方法，但是主要以拉挤成型为主，该成型方法制品存在外表面尺寸难以精确控制，制品内部孔隙率高，树脂含量不可控等缺点，而且生产环境恶劣，不适合要求精确控制外表面尺寸的方舱副车架用薄壁梁。 

本发明的技术解决方案是： 

一种2mm以下方舱副车架用薄壁梁的制造方法，其特征在于：以碳纤维预浸料为原材料，采用预浸料搭接铺层技术铺层于模具，采用热压罐成型技术制成2mm以下方舱副车架用薄壁梁。

优选地，将碳纤维预浸料铺层于碳纤维复合材料阴模模具，预留薄壁梁上侧薄壁用预浸料； 

预留预浸料层间采用离型纸隔离；将长方体金属模块预先包裹隔离膜和脱模布后置于已铺层预浸料的阴模模具内；

依次取出预留预浸料离型纸，并按照两侧交替的顺序依次180°反向折叠铺层于金属模块，形成碳纤维复合材料预成型体；

取出金属模块；采用定位销和紧固螺栓组合并紧固阴模模具与平板模具，铺层辅助材料采用热压罐固化固化；

取出制品，得到方舱副车架用薄壁梁。

优选地，所述薄壁梁上薄壁预浸料搭接面宽度不低于20mm，搭接点距离不小于30mm。 

优选地，所述方舱副车架用薄壁梁采用热压罐成型技术制备，所述高压采用真空袋内压和外压两种方式，其中内压采用真空袋预留抽真空管实现，全程抽真空，真空度保持-0.9bar以上；外压由热压罐环境提供为3bar。 

一种2mm以下方舱副车架用薄壁梁，由上述制造方法所得。 

本发明的有益效果是：本发明的制造方法可以制备外表面尺寸精度高，表面光滑，各面力学性能均优异的方舱副车架用薄壁梁。本发明采用一种搭接铺层技术保证最终薄壁梁的搭接壁有优异的力学性能。方舱副车架用梁及其所用模具的原材料和成型工艺相同，又因为该模具为阴模模具，所以能够精确控制最终方舱副车架用梁的外表面尺寸和表面光洁度。该薄壁梁所用材料均为碳纤维预浸料，能够精确控制最终模具的树脂含量，降低制品孔隙率；选用预浸料由单向和织物构成，单向预浸料能提供主梁长度方向力学性能，织物预浸料铺贴在方舱副车架用梁的内外表面，能提供垂直梁长度方向的力学性能，还能减少方舱副车架用梁在制备和后续使用过程因温度、压力和外加载荷变化条件下的变形。本发明模具制造简单、操作方便、可设计性强，适用于各种矩形截面、梯形截面及部分带有不规则棱角截面的薄壁梁。 

附图说明

    图1是本发明实施例中预浸料的铺层结构示意图； 

    图2是本发明实施例折叠铺层的结构示意图；

    图3是本发明实施例中碳纤维复合材料预成型体的结构示意图；

    图4是本发明实施例取走金属模块后的结构示意图；

    图5是本发明实施例所得2mm以下方舱副车架用薄壁梁的结构示意图；