[发明专利]一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法

说明书

本发明涉及一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，成型方法包括预浸料铺叠过程、封装过程和热成型过程，预浸料铺叠过程为在带有脱模材料的模具上铺叠多层复合材料的预浸料；封装过程为在铺叠完成的预浸料上依次铺放脱模布、隔离膜、均压垫、透气毡和真空袋；热成型过程为将封装完成后的组合体放置在带真空的烘箱中，按预浸料标准固化工艺进行热成形；其中，脱模布的边长D1与零件边长一致，隔离膜的边长为D2，D2＞D1，均压垫的边长为D3，D1≤D3≤D2，透气毡的边长为D4，D4＞D2，在脱模布和隔离膜之间铺放多个呈长条形的导气条，每个导气条的一端均搭接在脱模布上，另一端均超出脱模布的外端，与透气毡接触。

技术领域

本发明涉及复合材料制造技术领域，特别是涉及一种用于降低非热压罐成型复合材料方孔隙率的成型方法。

背景技术

随着复合材料技术的发展，复合材料在飞机结构上的使用率不断提高。复合材料构件的大量采用对减轻飞机重量、降低燃油消耗、延长飞机维修周期，以及改善飞机性能方面作用显著。目前航空航天用碳纤维树脂基复合材料成型主要使用热压罐工艺，但是热压罐成型工艺存在能源消耗多、设备制造和运行成本高、对成型模具要求高等问题，这已经成为制约复合材料广泛应用的一个“瓶颈”。如何在保证复合材料优异性能的同时，降低复合材料成本越来越成为关注热点。

非热压罐成型(Out Of Autoclave,简称OOA)就是一项能有效降低复合材料成本的绝佳选择。本文中非热压罐成型工艺专指相对于传统预浸料/热压罐工艺，依然采用预浸料但仅在真空压力下固化而不须采用热压罐设备的工艺技术。非热压罐成型可采用恒温炉固化而不必使用热压罐，前者购置成本仅为后者的1/10，使用成本通常为后者的1/4，这意味着在目前制造成本较高的情况下，采用非热压罐成型可大幅降低产品成本。

一般来说，采用非热压罐成型的复合材料产品与采用热压罐成型的复合材料产品相比，力学性能较低、孔隙率较高。一般热压罐成型航空航天主承力结构件的孔隙率低于1％，次承力结构件的孔隙率低于2％，热压罐的高压力作用可以使铺层内的残余空气和其他挥发性成分塌陷或溶解在树脂中，从而降低零件孔隙含量。而传统的热压罐固化预浸料若采用非热压罐成型工艺固化，复合材料的孔隙率可以高达5％～10％。如何降低非热压罐成型复合材料零件的孔隙率，提高其力学性能，是非热压罐成型研究的一项主要技术难题。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明提出一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，解决了采用非热压罐的烘箱中成型工艺成型复合材料产品时，复合材料产品的孔隙率较高，难以满足航空航天承力结构件力学性能的技术问题。

(2)技术方案

本发明的实施例提出了一种用于降低非热压罐成型复合材料孔隙率的成型方法，该成型方法至少包括预浸料铺叠过程、封装过程和热成型过程，预浸料铺叠过程包括在带有脱模材料的模具上铺叠多层复合材料的预浸料；封装过程包括在铺叠完成的预浸料上依次铺放脱模布、隔离膜、均压垫、透气毡和真空袋，热成型过程包括将封装完成后的组合体放置在带真空的烘箱中，按预浸料标准固化工艺进行热成形，待零件固化后出烘箱脱模的过程；其中，所述封装过程中，所述脱模布的边长D1与零件边长一致，所述隔离膜的边长为D2，且D2＞D1，所述均压垫的边长为D3其中，D1≤D3≤D2，所述透气毡的边长为D4，且D4＞D2，在所述脱模布和所述隔离膜之间铺放多个呈长条形的导气条，每个所述导气条的一端均搭接在所述脱模布上，另一端均超出所述脱模布的外端，与所述透气毡接触。

进一步地，在所述预浸料铺叠过程中，每铺叠2-4层的所述预浸料后，需要对铺叠的预浸料层进行一次抽真空预压实，真空度不小于0.090MPa，抽真空时间不低于20min。

进一步地，在所述封装过程中，所述导气条的材料采用高渗透率四氟布或玻璃布织物。

进一步地，在所述封装过程中，所述导气条的长度为L，10cm≤L≤20cm；宽度为H，10mm≤H≤50mm。