[发明专利]碳纤维复合材料交叉类网格结构的成型方法

说明书

本发明属于涉及碳纤维复合材料交叉类网格结构的成型方法。碳纤维复合材料交叉类网格结构的成型方法，特别是交叉类网格结构的铺层方法，铺层过程中，a、在成型模具上用完整的铺设料完成第一方向上的铺设，b、利用分段式铺设料完成第二方向上的铺设，且分段区为与第一方向和第二方向的交叉区域，c、利用完整的铺设料完成第二方向上的铺设，d、利用分段式铺设料完成第一方向上的铺设，重复循环a‑b‑c‑d达到预定的铺设厚度，本发明对碳纤维复合材料交叉类网格结构的铺层方法进行了改进，一方面有效使得结构的胶含量处于合理区间，另一方面，碳纤维复合材料在交叉节点不发生屈曲，可较好的传递压缩载荷。

技术领域

本发明属于涉及碳纤维复合材料交叉类网格结构的成型方法。

背景技术

由于碳纤维复合材料具有高的比强度、比模量、可设计性和成型工艺好，大大减轻产品的重量，降低成本，提高产品性能。同时碳纤维复合材料耐腐蚀、耐热性能好，在满足产品各种环境条件下，长储存寿命的特殊要求，降低使用维护的寿命周期成本。碳纤维复合材料是一种非金属材料，具有特殊的电磁性能，研究改性后具有一定的隐身功能，可以满足航天产品的技术要求。最后，碳纤维复合材料易植入芯片、传感器形成智能材料、结构。

模压成型工艺是现将浸渍基体树脂的增强纤维预浸料逐层铺贴在模具上，再经热压工艺，基体树脂在模具内进行化学反应，结构件成型和材料成型同时完成。模压成型工艺模具较简单，能一次性成型结构复杂的制品，降低生产成本，提高生产效率；成型后的产品尺寸精度高，重复性好，机械性能较稳定。

传统的碳纤维复合材料空芯网格结构交叉节点处铺层方法是在不同方向的筋条在交叉节点处交错铺层，会导致交叉节点处的纤维准直度较差，同时该区域因纤维体积分数过高而形成贫胶区，纤维准直性差容易使结构在压缩载荷作用下出现局部屈曲失稳，进而降低结构承载能力。在传统的制备方法下，筋条之间依靠层间性能传递剪切载荷，而在贫胶区中，因贫胶导致的层间剪切性能下降，在外载荷作用下，交叉节点处容易发生层间滑移，降低了筋条交叉节点处载荷传递能力。

进一步的，中国专利：201510801185.0，发明名称：一种碳纤维/高韧性环氧复合材料网格筋条成型方法，其公开了交叉的筋条的成型方法：制备横向筋条预制体，首先将步骤(2)准备好的用于铺放横向筋条的A型预浸料块按设计的铺层厚度沿纤维方向依次将多层A型预浸料块层叠在一起，其层叠厚度为0.1-2mm；然后将用于铺放横向筋条的B型预浸料块按网格间距依次将多层B型预浸料块层叠铺放，且在网格筋条交汇处形成一个筋条宽度的断口，断口的方向与纤维方向垂直，且B型预浸料块层叠铺放的厚度为0.1-2mm，A型预浸料块的铺放厚度与B型预浸料块的铺放厚度为1-3：1；制备纵向筋条预制体首先将步骤(2)准备好的用于铺放纵向筋条的C型预浸料块按设计的铺层厚度沿纤维方向依次将多层C型预浸料块层叠在一起，其层叠厚度为0.1-2mm，然后将用于铺放纵向筋条的D型预浸料块按网格间距依次将多层D型预浸料块层叠铺放，且在网格筋条交汇处形成一个筋条宽度的断口，断口的方向与纤维方向垂直，且D型预浸料块层叠铺放厚度为0.1-2mm，C型预浸料块的铺放厚度与D型预浸料块的铺放厚度为1-3：1；(4)将横向筋条预制体和纵向筋条预制体分别按横向筋条宽度和纵向筋条宽度沿纤维方向进行分切，并将分切好的预浸丝按横向和纵向交替的方式铺放模具的横向筋槽和纵向筋槽中；且纵向筋条预制体和横向筋条预制体的上下断口交互耦合；其存在以下缺陷：1、其通过上下断口交互耦合而成，在断口出的碳纤维铺层仅仅只有物理上的连接关系，而没有铺层之间的耦合关系，交叉部位的抗剪性能依然交叉；2、B 型预浸料块层叠铺放的厚度为0.1-2mm，其为多层复合而成，多层B型预浸料之间的抗剪能力较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明对碳纤维复合材料交叉类网格结构的铺层方法进行了改进，一方面有效使得结构的胶含量处于合理区间，另一方面，碳纤维复合材料在交叉节点不发生屈曲，可较好的传递压缩载荷，同时，有增加交叉类网格结构在交叉节点处的抗剪性能，从而提升了交叉类网格结构的整体的压缩稳定性。

本发明的技术方案如下：