[发明专利]一种复合材料加筋壁板的快速成型方法

说明书

本发明涉及一种复合材料加筋壁板的快速成型方法，包括如下步骤：(1)将单向碳纤维和碳纤维织物进行铺层，与脱模布一并置于拉挤设备的纱架上，在拉挤设备的牵引下依次进入除湿器、树脂浸渍胶槽、预成型模具及成型模具，制得到所需构型的加强筋；(2)拉挤工艺制备加强筋的同时，将碳纤维预浸料进行铺层并置于模压设备进行模压固化获得蒙皮；(3)将得到的多个加强筋沿着拉挤设备的牵引方向引入对应加强筋构型的定位模具中，加强筋露出定位模具的表面作为胶接面铺贴胶膜；(4)然后将蒙皮覆盖在胶膜表面，于定位模具中进行模压，固化后即得复合材料加筋壁板。本发明方法能够实现加筋壁板的连续快速成型，批量生产，低成本、高效率。

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料制备技术领域，具体涉及一种复合材料加筋壁板的快速成型方法。

背景技术

在航空航天和轨道交通行业，常采用桁条加强蒙皮以提高其稳定性。因此，在飞机薄壁结构设计中，加筋壁板是常见结构。复合材料加筋壁板主要用于飞机尾翼、机翼和机身，在实际应用中，有很多加强桁条(或称加强筋、筋条、加强桁条等)，互相平行或不平行，且蒙皮有曲度。复合材料加筋壁板分为单向加筋壁板和双向加筋壁板。加筋结构主要有T型、工型、J型、C型等。单向加筋壁板一般可由共固化、共胶结和二次胶结成型；双向加筋壁板一般可由共固化、共胶结、二次胶结和混合工艺成型。

具体工艺如下：①蒙皮与长桁共固化：分别铺叠蒙皮和长桁，通过模具将二者按相互配合关系组装在一起，接触面铺胶膜(或不铺胶膜)，之后进热压罐中完成共固化；②蒙皮先固化，再与长桁共胶结：先固化蒙皮，铺叠长桁，通过模具将其固定在已固化的蒙皮上，接触面铺胶膜，之后进热压罐中完成共胶结；③长桁先固化，在于蒙皮共胶结：先固化长桁并进行必要的机加，铺叠蒙皮，通过模具将已固化的长桁与其组装，接触面铺胶膜，只有进热压罐中完成共胶结；④二次胶结：分别固化蒙皮和长桁，将长桁进行必要的加工，通过模具将二者按相互配合关系组装在一起，接触面铺胶膜，之后进热压罐中完成二次胶结；⑤混合工艺：该工艺主要用于结构复杂的壁板结构，其制造工艺根据蒙皮和加筋的先后固化顺序分为多种工艺方案，统称为混合工艺。

复合材料加筋壁板多为单向加筋板，以上工艺中共固化成型采用液体成型工艺和热压罐成型工艺，模具结构比较复杂，成本较高；二次胶接成型周期较长，不能满足生产的需要。总体来说，复合材料加筋壁板的生产效率低，成本高。

发明内容

为了解决复合材料加筋壁板的生产效率低、成本高的技术问题，而提供一种复合材料加筋壁板的快速成型方法。本发明方法能够实现加筋壁板的连续快速成型，批量生产，满足复合材料壁板低成本高效率需求，从而使加筋壁板可以得到大量的应用。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种复合材料加筋壁板的快速成型方法，包括如下步骤：

(1)拉挤工艺制备加强筋：将碳纤维进行铺层得到铺层碳纤维，将所述铺层碳纤维与脱模布置于拉挤设备的纱架上，在拉挤设备的牵引下依次进入与所述拉挤设备相连的除湿器、树脂浸渍胶槽、预成型模具及成型模具，制得到所需构型的加强筋；

(2)模压工艺制备蒙皮：拉挤工艺制备加强筋的同时，将碳纤维预浸料进行铺层得到预浸料毛坯并置于模压设备进行模压固化获得蒙皮；

(3)加强筋定位：将步骤(1)得到的多个所述加强筋沿着拉挤设备的牵引方向引入对应加强筋构型的定位模具中，所述定位模具置于另一模压设备中，去除所述脱模布，将所述加强筋露出所述定位模具的表面作为胶接面铺贴胶膜；

(4)加强筋与蒙皮胶接：然后将步骤(2)获得的所述蒙皮覆盖在步骤(3)已铺贴胶膜的加强筋表面，于所述定位模具中进行模压，固化后即得复合材料加筋壁板。