[发明专利]一种碳面板铝蜂窝夹层结构整体成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳面板铝蜂窝夹层结构整体成型方法，尤其是直径大于等于5m的碳面板铝蜂窝夹层结构整体成型方法，属于复合材料主承力结构成型领域，多应用于有效载荷支架、卫星支架和仪器舱结构。

背景技术

碳环氧复合材料具有高比强度、高比模量、耐疲劳性好等特点，蜂窝夹层结构具有突出的比刚度和比强度，平整度高，不容易变形，能大幅减轻结构重量、提高结构效率、增加有效载荷。碳环氧面板/铝蜂窝夹层结构属于先进的结构形式，具有可设计性强、结构效率高、制造工艺成熟等特点。有效载荷支架用于连接箭体和有效载荷，直接影响载荷重量，轻质高效的有效载荷支架能够增加有效载荷重量，提高发射效率，降低发射成本，因此国内外均采用先进的材料及工艺制造有效载荷支架。国内、外多个型号系列卫星支架、双星过渡支架及有效载荷支架均采用碳环氧面板/铝蜂窝夹层结构形式。

在结构尺寸方面，国内目前尚未有直径大于3.5m的产品得到应用。当产品尺寸增大时，蜂窝夹芯面积随之增多，蜂窝夹芯之间的拼缝数量增加，容易造成蜂窝夹芯粘结角度偏差，蜂窝拼接处与内、外面板的增厚区或者发泡胶填充区重合几率增大，使蜂窝接缝处的脱粘风险增加，给蜂窝夹芯的裁切和下陷加工带来更大难度。此外，当产品尺寸增大时，金属端框刚度较低，容易产生变形，影响产品的组装定位精度和固化后的尺寸。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种碳面板铝蜂窝夹层结构整体成型方法，该方法适用于直径大于等于5m的大型回转体碳面板铝蜂窝夹层结构产品，满足制品的设计指标要求，在不增加制造成本的基础上，增大了产品结构尺寸，增加了有效载荷支架的承载能力。

本发明所采用的技术方案：一种碳面板铝蜂窝夹层结构整体成型方法，所述的碳面板铝蜂窝夹层结构包括铝蜂窝夹芯、前金属端框、后金属端框、碳环氧内面板和外面板，包括如下步骤：

第一步，主体阳模制造

主体阳模采用铸铝整体制造，模具工作表面粗糙度为1.6，模具真空度≥0.097MPa，停真空后在室温至180℃范围内漏率≤5KPa/min，碳环氧复合材料的线膨胀系数范围为1～6×10^-6，铝的线膨胀系数为23×10^-6；

第二步，外面板分瓣钢模制造；

第三步，预浸料制备；

第四步，内面板制造，包括如下步骤：

A4.1、在主体阳模上利用第三步准备的预浸料进行内面板第一次铺层，完成内面板厚度的2/3铺层；

A4.2、加热加压预压实；

A4.3、在主体阳模上利用第三步准备的预浸料进行内面板第二次铺层，完成剩余1/3厚度和加强区的铺层，然后按照预先设定的分瓣数对完成铺层的内面板进行分切；

A4.4、加热加压固化成型；

第五步，外面板制造，包括如下步骤：

A5.1、在外面板分瓣钢模上利用第三步准备的预浸料进行外面板第一次铺层，完成外面板厚度的2/3铺层；

A5.2、加热加压预压实；

A5.3、在外面板分瓣钢模上利用第三步准备的预浸料进行外面板第二次铺层，完成剩余1/3厚度和加强区的铺层；

A5.4、加热加压固化成型；

第六步，对内面板、外面板、铝蜂窝夹芯、前金属端框和后金属端框进行组装，包括如下步骤：

A6.1、在拉伸机上将铝蜂窝夹芯展开，按照需要裁切成相应的尺寸，并在与前金属端框和后金属端框粘接处加工相应的下陷区域；

单块铝蜂窝夹芯尺寸以铝蜂窝夹芯的拼接数量计算，周向铝蜂窝夹芯的拼接数量为内面板分瓣数的整数倍，轴向铝蜂窝夹芯拼接的层数为2～3层；

A6.2、依次试装后金属端框、内面板、前金属端框、蜂窝夹芯及外面板，根据试装情况修磨内面板及外面板尺寸，标注并加工蜂窝夹芯在产品加厚区的下陷区域；

A6.3、将内面板、外面板的粘接面打磨粗糙，将前金属端框和后金属端框送交阳极化，然后将内面板、外面板、前金属端框和后金属端框涂刷底胶、粘贴胶膜；

A6.4、将后金属端框、内面板、前金属端框依次套装在主体阳模上；

A6.5、将铝蜂窝夹芯粘接在内面板上；

A6.6、将外面板粘接在铝蜂窝夹芯上；

第七步，固化

在主体阳模及组装后的产品外包覆一层透气材料，然后套装真空袋进行密封，并在热压罐内加热加压固化；

第八步，脱模