[发明专利]一种复合材料螺旋桨桨叶分片成型与过渡连接工艺研究

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料螺旋桨桨叶的制作方法的研究，特别涉及一种复合材料螺旋桨桨叶分片成型与过渡连接工艺研究。

背景技术

长期以来，我国的螺旋桨一般都采用金属制成，金属桨具有易受到腐蚀、空泡损伤、疲劳破坏，且声学性能较差等缺点。复合材料螺旋桨有效的解决了金属桨的这些缺点。但现有复合材料螺旋桨一般采用复合材料桨叶和金属桨毂组成，或者采用整体模压、缠绕等工艺制备复合材料螺旋桨。螺旋桨的轴系震动容易使金属桨毂和复合材料连接处发生疲劳破坏，使得整个复合材料螺旋桨的强度下降，从而影响螺旋桨的推进性能；而整体模压和缠绕成本较高，且对造型复杂的螺旋桨，脱模困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种合理、简单，复合材料螺旋桨桨叶分片成型与过渡连接的工艺。

本发明中复合材料螺旋桨桨叶的分片成型是通过以下布置实现的：

（1）桨叶模具、材料的选择和处理：

（1.1）桨叶的模具分为上模和下模，材质为金属；

（1.2）铺层前用清水、乙醇、丙酮等溶剂洗掉模具表面的灰尘、油渍和有机物等杂质，晾干后在桨叶模具表面涂脱模剂或打脱模蜡，将胶衣树脂均匀的喷涂在模具的表面，放置，备用；

（1.3）增强材料的选择：选用力学性能、抗冲击性能优良的纤维布和预浸料；

（1.4）材料的处理：裁剪好的增强材料在放置过程中应防止灰尘、水汽和油污的污染，成型前对纤维布进行烘干处理；

（2）螺旋桨桨叶增强材料的裁剪：根据桨叶的形状和型线，对预浸料进行适当的裁剪；将多层纤维布的前端裁剪成桨叶的形状，后端叶根处裁剪成适当的形状，长度为桨毂上相邻两片桨叶之间的距离；

（3）螺旋桨桨叶的铺层：桨叶模具上的胶衣树脂处于凝胶状态，但未完全固化时对桨叶进行铺层，将裁剪好的增强材料按照顺序铺设在模具上，将裁剪好的多层纤维布交错铺设在预浸料之间，叶根处预留出的纤维布放置在桨叶模具的引出槽中，每铺一层增强材料，用工具将其压实，铺层方式采用每层递减与对称铺层相结合的方式；

（4）合模：将上模缓缓扣在下模上，用螺栓将上下模具拧紧，使紧密贴合，检查模具的气密性；

（5）加热、加压、固化：将模具温度以较小升温速率升至预浸料适合的固化温度，升到适合的压力，保温保压，以较小的降温速率对模具进行降温，至一定温度后，脱模；

（6） 后处理：开模脱出桨叶后，对桨叶表面进行修整、打磨。

本发明中过渡连接工艺是通过以下步骤实现的：

（1）桨叶的固定：利用固定工装将多片桨叶固定；

（2）桨毂的铺层：将桨叶根部预留出的纤维布左右铺放，与裁剪好的桨毂的纤维布错开搭接，使桨毂内壁的纤维布为连续的；

（3）共固化：铺层结束后，桨毂与桨叶内部预留出的纤维布共固化。

所述金属模具设有放置引出纤维布的引出槽、出气孔。

所述碳纤维布为单向或者编织布。

所述预浸料中的增强材料为单向或者编织碳纤维布。

所述桨叶分片成型，模压成型前，在桨叶与引出布之间粘一圈密封橡胶，在模具周围粘一圈密封橡胶，保证模具的气密性。

所述桨叶与桨毂过渡连接处共固化的方式是，在桨叶根部引出的纤维布上刷涂树脂，在每层铺设桨毂的纤维布上刷涂树脂，用工具压实，在适当条件下固化。

所述的树脂为环氧或乙烯基树脂。

本发明通过采用模压成型分片成型碳纤维复合材料螺旋桨桨叶，保证了叶片表面光顺、连续、过渡均匀，无裂纹、气泡、卷边、凸起、凹陷等缺陷，通过采用桨叶内部引出碳纤维布，与桨毂固化的方法，保证了桨叶与桨毂内部的纤维连续，增强了连接处的强度。

附图说明

图1是桨叶内部预留出碳纤维布的示意图；

图1中标识1表示预浸料，标识2表示从桨叶内部迁引出的碳纤维布。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述了本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步理解本发明，而不是构成对其权利的限制。

一种复合材料螺旋桨桨叶的分片成型包括以下步骤：

（1）桨叶模具、材料的选择和处理：

（1.1）桨叶的模具分为上模和下模，材质为金属；

（1.2）铺层前用清水、乙醇、丙酮等溶剂洗掉模具表面的灰尘、油渍和有机物等杂质，晾干后在桨叶模具表面涂脱模剂或打脱模蜡，将胶衣树脂均匀的喷涂在模具的表面，放置，备用；