[发明专利]采用多向复合材料接头RTM模具成型复合材料接头的方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用多向复合材料接头RTM模具成型复合材料接头的方法，属于碳纤维增强树脂基复合材料结构成型技术领域，应用于航天器复合材料结构产品的研制。

背景技术

树脂传递模塑技术(Resin Transfer Molding，RTM)是典型的非热压罐低成本材料制备技术，其主要优点是能够制造高精度的复杂构型零件，并保持较高的结构设计效率，如多向接头、各类支架等。

RTM成型工艺是在压力注入或外加真空辅助条件下，液态、具有反应活性的低黏度树脂在闭合模具里流动并排除气体，同时浸润并浸渍干态纤维结构。在完成浸润浸渍后，树脂在模具内通过加热引发交联反应完成固化，得到成型的制品。RTM成型过程可以分解为包含流动、浸润、渗透、充模等物理过程和液态树脂转变为固体材料的化学反应过程。

RTM成型工艺的突出优点是可以把复杂的部件作为一个零件来生产，同时实现减重并降低装配成本。但目前复杂多向接头上的高精度埋件安装孔的加工，均是在完成RTM成型后采用二次机加的方式实现，这种方法存在以下不足：(1)二次机加孔位导致纤维断裂，影响接头强度。(2)由于埋件安装孔多位于多向接头相贯线处，无法采取有效工艺措施避免刀具出口位置的加工缺陷，导致孔的加工质量下降。(3)二次机加环节，增大了多向接头产生质量问题的风险控制难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种采用多向复合材料接头RTM模具成型复合材料接头的方法，解决了碳纤维增强树脂基复合材料多向接头及其埋件安装孔位精确成型问题，通过模具结构设计直接成型多向接头预制孔，无需进行二次机加，保证开孔处纤维连续，避免产生加工缺陷，从而保证产品的力学性能。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

采用多向复合材料接头RTM模具成型复合材料接头的方法，多向复合材料接头RTM模具包括底座、三个预制孔芯模、三个瓣模、四个芯模和四个端盖，其中一个端盖上开有注胶口，另外三个端盖上均开有出胶口，具体实现过程如下：

步骤(一)、装配多向复合材料接头RTM模具并检测密封性，具体步骤如下：

将三个预制孔芯模通过开设在底座上的定位孔与底座连接，然后将三个瓣模安装在底座上，同时三个瓣模之间也进行连接，四个芯模分别通过各自一端的定位圆柱段与四个端盖的定位段连接，同时端盖实现与底座及各个瓣模之间的连接，之后对装配完成的RTM模具进行密封性检测，若密封性满足要求，进入步骤(二)；

步骤(二)、采用多向复合材料接头RTM模具成型复合材料，具体步骤如下：

(1)、将四个芯模分别装入编制好的多向接头纤维预制体中，并在多向接头纤维预制体上预制孔位置拨开所述芯模的安装空间；

(2)、将装好芯模的多向接头纤维预制体装入三个瓣模中，并在底座的定位孔处安装三个预制孔芯模；

(3)、将装入多向接头纤维预制体的三个瓣模安装在底座上，同时三个瓣模之间进行连接，将多向接头纤维预制体各向多余部分纤维去除，并将四个芯模分别通过各自一端的定位圆柱段与四个端盖的定位段连接，同时端盖实现与底座及各个瓣模之间的连接；

(4)、将多向复合材料接头RTM模具放入烘箱内预热至60～80℃，并保温2～3小时，将树脂加热到60～80℃后，从多向复合材料接头RTM模具端盖上的注胶口注入到多向复合材料接头RTM模具内，当树脂从端盖的出胶口连续流出时停止注胶，并将注胶口与出胶口密封；

(5)、将多向接头RTM成型模具放入烘箱中，在高温环境中保温一定时间，最后拆除多向复合材料接头RTM模具，完成复合材料接头的固化成型。

在上述采用多向复合材料接头RTM模具成型复合材料接头的方法中，三个预制孔芯模为圆柱形的实心结构，其中一个预制孔芯模通过定位孔安装在底座底部，另外两个预制孔芯模通过定位孔安装在底座的侧壁上。

在上述采用多向复合材料接头RTM模具成型复合材料接头的方法中，三个瓣模通过销钉定位、螺钉连接安装在底座上，三个瓣模之间通过销钉定位、螺钉连接；端盖通过销钉定位、螺钉连接实现与底座及各个瓣膜之间的连接。

在上述采用多向复合材料接头RTM模具成型复合材料接头的方法中，三个瓣模和端盖安装前均需要在密封槽内安装密封条。

在上述采用多向复合材料接头RTM模具成型复合材料接头的方法中，步骤(二)的(5)中多向接头RTM成型模具放入烘箱中，在80～85℃中保温1～1.5h，然后在150～160℃保温2～3h。