[发明专利]一种120℃腔型芯模成型方法

说明书

本发明公开了一种120℃腔型芯模成型方法，包括(1)取新型的芯模材料，调整构成材料的组分份数，使其在110±4℃熔融，在表面张力的作用下形成有机物颗粒，复合材料零件固化成型后，芯模直接由腔型结构的开口处倒出；(2)数控加工芯模；(3)芯模表面通过涂覆乳胶的方法制成气囊，气囊充气，升温升压的过程中对预浸料层压实。本发明属于复合材料成型技术领域，整体制造的腔型结构复合材料件，提高了强度和质量，轻量化产品；能够一次成型，避免了分体成型的切割打磨等工序。芯模适合批量制造，替代砂型和硅胶囊，为制造不同尺寸腔型结构提供了芯模。具备中温固化定制满足120℃温度使用的芯模材料和气囊等优点。

技术领域

本发明属于复合材料成型技术领域，具体是指一种120℃腔型芯模成型方法。

背景技术

复合材料成型的过程是将单层预浸料按预设方向铺叠成的复合材料坯料和模具，一同放置在热压罐内，在一定温度和压力下完成固化过程。热压罐是一种能够承受和调整温度、压力范围的专用压力容器。坯料铺设在涂抹脱模剂的模具表面并压实，然后依次用脱模布、透气毡覆盖，密封在真空袋内，再放入热压罐内。放入热压罐加温固化之前抽真空，然后放入热压罐高温、加压、固化成型。固化规则的制定与执行是保证复合材料产品质量的关键。此种成型工艺用于制造飞机整流罩、舱门、雷达罩，支架、壁板、机翼等产品。

对于腔型复合材料件的成型，需要一种芯模使预浸料在其上铺叠、并可以充气、在设定的温度下熔融，熔融的有机材料依靠材料本身表面张力的作用，形成独立的颗粒状物体，冷却后而由腔型结构的开口处倒出。

目前航空航天器使用的复合材料零部件，多采用热压罐的方式成型，以获得稳定的产品质量，但其制造成本高。传统的方法成型腔型复合材料零件，多采用分开成型，进行二次胶接和铆接，例如空客飞机机腹整流罩复合材料部件，零件制造工艺复杂，强度较低。

现有技术使用砂型做为芯模，内芯模做支撑铺叠单层预浸料，一次固化形成整体的零件。零件成型后，将砂型捣碎，将砂倒出。砂型芯模成型的产品质量不稳定，捣碎砂型占用操作时间。使用砂型对铺层难以充气，实施内压，产品的厚度和质量不稳定，专人对砂型进行捣碎、清理，难以实现批量的生产规模。

现有技术使用硅胶芯模，适用于形状简单，大开口的直径小的腔型结构件。对于小开口的腔型结构件成型后，硅胶芯模无法被取出，铺叠预浸料时，硅胶模的形状因操作者不同而不同，受到操作者熟练程度等因素的影响。

发明内容

为解决上述现有难题，本发明提供了一种120℃腔型芯模成型方法。

本发明采用的技术方案如下：一种120℃腔型芯模成型方法，包括如下步骤：

(1)取新型的芯模材料，其在常温下为有强度的硬质材料，通过调整构成材料的组分份数：聚氨酯92-97份、LDPE2-5份、环氧树脂1-3份，使其在110±4℃熔融，熔融的材料在表面张力的作用下，形成有机物颗粒，有机物颗粒颗粒直径在1至6mm之间，复合材料零件固化成型后，熔融后的芯模颗粒直接由腔型结构的开口处倒出；

(2)数控加工芯模，保证产品的尺寸稳定；

(3)芯模表面通过涂覆乳胶的方法制成一个气囊，气囊能进行充气，升温升压的过程中对预浸料层压实。

进一步地，所述芯模材料为微发泡型材料，微发泡型材料在加温时，膨胀变大能对铺叠的预浸料施加压力，用于加温加压的过程中预浸料的压实。

进一步地，在形成有机物颗粒的过程中，芯模材料以中温环氧树脂构建空间网络结构，聚氨酯类作为填充和熔融材料，在此过程中添加不同分子量和聚合度的PE塑料，作为高表面张力物质，在110±4℃熔融时，张力作用形成颗粒状有机物颗粒。

作为优选地，所述数控加工芯模具体依据设计的3D数模，3D数模的尺寸，需要减除腔型复合材料零件的厚度和硅胶层的厚度。