[发明专利]一种复合材料筒形构件的成型方法

说明书

本发明涉及一种复合材料筒形构件的成型方法，属于复合材料制备工艺技术领域。本发明的非90°层自动铺放过程中施加正压力，形成成型压力。将铺带成型压力和缠绕张力皆换算为成型压力，按提供的成型压力进行协调控制，结合实际预浸带的宽度、铺层总厚度、产品直径等要求，对缠绕张力和铺带压力进行调节，达到成型压力基本一致的目的，实现了铺带缠绕工艺匹配。

技术领域

本发明涉及一种复合材料筒形构件的成型方法，属于复合材料制备工艺技术领域。

背景技术

现有复合材料筒形结构主要有三种成型工艺，一种为采用预浸料手工铺层成型工艺，一种为纤维缠绕成型工艺。另一种为铺带成型工艺。预浸料手工铺层成型工艺铺层角度精度低、铺层质量不稳定、成型效率较低；纤维缠绕成型工艺成型筒形结构时缠绕范围受限制，不能进行局部缠绕；纤维缠绕成型工艺成型角度受限制，不能进行小角度缠绕；纤维缠绕成型工艺需要带封头缠绕，存在纤维浪费；铺带成型工艺成型大角度(60°以上)铺层时预浸料损耗率高，并且成型90°环向层时效率低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种复合材料筒形构件的成型方法，该方法成型角度精度高，成型质量稳定，原材料损耗率低，成型效率高，并可在筒形结构任一位置进行局部补强。

本发明的技术解决方案是：

一种复合材料筒形构件的成型方法，该方法的步骤包括：

(1)制作复合材料筒形构件的成型阳模；

(2)将预浸料进行分切为宽度为d₁的缠绕带和宽度为d₂的铺带；

其中，d₁＝2πrcotα，r为成型阳模外径，α为缠绕角度，α优选89.0°～89.7°；

d₂＝2πrβ/360，β铺带的圆心角，β优选10-15°；

(3)采用步骤(2)得到的宽度为d₂的铺带在步骤(1)制作的成型阳模表面进行铺放(铺放角度优选为0-60°)，定义该过程为完成一个非90°层成型(铺放成型)，完成p个非90°层成型后在铺带表面采用步骤(2)得到的宽度为d₁的缠绕带进行缠绕，定义该过程为完成一个90°层成型(缠绕成型)，完成q个90°层成型；p为1、2或3，q为1、2或3；p个非90°层成型的总厚度不大于0.6mm，q个90°层成型的总厚度不大于0.6mm；

该步骤还可以为：

采用步骤(2)得到的宽度为d₁的铺带在步骤(1)制作的成型阳模表面进行缠绕，定义该过程为完成一个90°层成型(缠绕成型)，完成q个90°层成型后在缠绕层表面采用步骤(2)得到的宽度为d₂的铺带进行铺放(铺放角度优选为0-60°)，定义该过程为完成一个非90°层成型(铺放成型)，完成p个90°层成型；p为1、2或3，q为1、2或3；p个非90°层成型的总厚度不大于0.6mm，q个90°层成型的总厚度不大于0.6mm；

(4)重复步骤(3)，即非90°层成型和90°层成型交替进行，直至成型层数为设定值n，纤维总厚度为设定值t_f；

(5)将步骤(4)得到的产品进行固化成型，脱模，得到复合材料筒形构件。

进行90°层成型即缠绕成型时的缠绕张力的确定方法为：

其中，T(t_γ)：缠绕厚度为t_γ时缠绕张力；

i＝1,2,3...,n，t_i为第i层纤维厚度；