[发明专利]复合材料缠绕管形件的成型工艺

说明书

本发明涉及复合材料缠绕管形件的成型工艺，先依次将第一预浸料和第二预浸料缠绕到模芯上，获得管形毛坯；将管形毛坯连同模芯依次用隔离膜和透气毡包好，置于真空袋内，封装，置于热压罐中，对真空袋进行抽真空，使真空袋内压强为‑100~‑80kPa，然后对管形毛坯施以0.8~1.1MPa的外加压力；将热压罐内温度升至90~110℃，保温保压6~14min后，将外加压力增大至1.8~2.1MPa，再次保温保压45~75min；将热压罐内温度升至160~175℃，保温保压160~200min；冷却，泄压，获得复合材料缠绕管形件产品。本发明采用分段加压的方法，在升温前对管形毛坯施加1MPa左右的压力，可有效保证产品碳布层及高硅氧布层的结构均匀，同时减少树脂的流失，避免出现缺陷；另外，采用两段式加热方式，节省了加热时间，提高生产效率。

技术领域

本发明公开了一种复合材料缠绕管形件的成型工艺，属于复合材料成型领域，尤其适用于发动机纤维增强氨酚醛树脂复合材料管形件的固化成型。

背景技术

发动机尾管作为高温高压燃气流通道，需具有优良的抗烧蚀、抗冲刷、防隔热性能，故目前尾管内层采用碳纤维增强氨酚醛树脂复合材料，起抗冲刷、耐烧蚀作用，外层采用高硅氧纤维增强氨酚醛树脂复合材料，起隔热作用，其结构可简化为管形件。纤维增强树脂基复合材料需在高温高压下固化成型，目前其主要固化成型方法有模压成型、热等静压成型等。模压成型是先用预浸料缠绕成尾管圆管形后再将缠绕坯件放入油压机上加热、加压固化，由于模具在合模加压时，产品在模具分模面处受压较小，导致产品飞边较厚，在分模面处出现皱褶，最终产品碳布层及高硅氧布层形状不规则，产品性能不均匀。热等静压成型尾管，是将缠绕预成型的尾管直接放入压力釜内，然后向釜内充高压氮气并升温，通过高压氮气对产品加压、加温固化，该工艺成型产品碳布层与高硅氧布层结构规整，质量均匀，但由于该工艺中高压氮气直接对产品外表面加压，导致树脂升温反应后内部的小分子挥发物不能有效排出，成型产品孔隙率高，密度较低，抗冲刷性能差，且产品易出现聚胶、疏松、分层等缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合材料缠绕管形件热压罐袋压成型工艺，以解决复合材料缠绕管形件现有制备工艺中，无法兼顾产品密度、抗冲刷性能、性能均匀性的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：复合材料缠绕管形件的成型工艺，包括如下步骤：

1)根据复合材料缠绕管形件的结构设计要求，依次将第一预浸料和第二预浸料缠绕到模芯上，获得管形毛坯；

2)将步骤1）中管形毛坯连同模芯依次用隔离膜和透气毡包好，置于真空袋内，封装；

3)将步骤2）中封装好的管形毛坯置于热压罐中，对真空袋进行抽真空，使真空袋内压强为-100~-80kPa，然后对管形毛坯施以0.8~1.1MPa的外加压力；将热压罐内温度升至90~110℃，保温保压6~14min后，将外加压力增大至1.8~2.1MPa，再次保温保压45~75min；将热压罐内温度升至160~175℃，维持外加压力为1.8~2.1MPa，保温保压160~200min；

4)冷却，泄压，获得复合材料缠绕管形件产品；

其中，第一预浸料主要由碳纤维增强氨酚醛树脂复合材料制成，第二预浸料主要由高硅氧纤维增强氨酚醛树脂复合材料制成。

步骤3）中，对真空袋进行抽真空后，真空袋内压强为-95~-85kPa。

步骤3）中，在升温前对管形毛坯施以0.9~1.0MPa的外加压力，此时温度为室温。

步骤3）中，第一个保温保压阶段中外加压力为1.9~2.0 MPa，热压罐内温度为95~105℃。

步骤3）中，第二个保温保压阶段中外加压力为1.9~2.0MPa，热压罐内温度为165~170℃。