[发明专利]一种复材制品制备工装及其制备方法

说明书

本发明涉及复材制品技术领域，提供一种复材制品制备工装及其制备方法。本发明实施例的复材制品制备工装及制备方法，使用刚性气囊芯模，该芯模常温下刚性气囊为硬度较大(邵氏硬度90左右)可以在其表面进行铺贴或者缠绕预浸料，高温下有一定刚度(邵氏硬度35左右)且可膨胀、收缩的弹性体；高温下通过给刚性气囊芯模加压，给予制品外模和刚性气囊芯模之间预浸料成型压力，在温度和压力共同作用下成型复合材料腔体制品；制品成型后，模具降温过程中给刚性气囊施加负压使其与制品分离并收缩至较小形态，室温下制品脱模后在制品端口位置脱出收缩后的刚性气囊芯模。

技术领域

本发明涉及复材制品技术领域，具体地涉及一种复材制品制备工装及其制备方法。

背景技术

复合材料由于其轻质高强、耐腐蚀、生命周期长等特点，应用非常广泛，近几年在航空用异形管件、飞行器进气道等带有复杂腔体结构的制品方向也开始大量应用，这类制品往往同时对制品外表面与腔体内表面均有较高的尺寸精度和表面质量要求，目前制备腔体结构的工艺包括气胀法，芯模法等。

气胀法采用普通橡胶气囊或尼龙气袋对腔体结构内壁施压，保证腔体形状和尺寸，但对于复杂形状腔体往往难以施压均匀，产品性能和表面质量无法保证；芯模法分为金属芯模或橡胶膨胀芯模，金属芯模辅助铺贴完成后，放入外模具后需拆下芯模，用真空袋替代，以实现内部加压，这个过程不仅耗费大量的劳动力，而且在拆卸芯模及插入真空袋的过程中都有损坏铺贴预制件的风险；而橡胶膨胀芯模在异形管件成型中面临难以脱模的风险。上述常用方法的操作难度、成型质量、工艺成本等难以满足高质量制品大规模生产需求。

发明内容

本发明实施例复材制品制备工装及制备方法，可以制备拥有较高的尺寸精度和内外表面质量的复材制品。具体技术方案如下：

本发明实施例的复材制品制备工装，包括制品上模、制品下模、刚性气囊芯模、热压机、充放气装置，所述刚性气囊芯模安装于制品上模与制品下模之间，所述制品上摸与制品下模安装于所述热压机上，所述刚性气囊芯模与充放气装置连通。

进一步地，所述刚性气囊芯模上安装有气嘴，所述气嘴包括气嘴底座和气嘴管路，所述气嘴底座位于刚性气囊芯模中，所述气嘴底座设有螺纹孔，所述气嘴管路的一端设有螺纹管，所述螺纹管与螺纹孔旋接，所述气嘴管路上设有凸缘，所述囊壁紧固于气嘴底座与凸缘之间；所述气嘴管路与充放气装置连通。

进一步地，所述凸缘与所述囊壁之间挤压有密封圈。

进一步地，所述刚性气囊芯模由上部囊壁、下部囊壁、前部囊壁以及后部囊壁拼接为一体，所述前部囊壁上设有用于气嘴管路穿过的开口。

本发明实施例的复材制品制备方法，包括步骤：

第一步：根据制品尺寸与制品壁厚设计所需原材料预浸料的面积与层数，并进行裁剪；

第二步：在制品下模的内腔表面铺贴设计层数的第一预浸料，并按照设计的铺层方式进行铺叠，铺贴超出型腔边缘10mm；

第三步：在制品上模的内腔表面铺贴设计层数的第二预浸料，并按照设计的铺层方式进行铺叠；

第四步：将刚性气囊芯模放入制品下模腔中，与制品下模预浸料紧贴，将制品下模铺贴的预浸料超出型腔边缘的部分向内翻折，紧贴在刚性气囊芯模外壁上，将制品上摸和制品下模合模后放入热压机，热压机压力设定为10MPa；

第六步：设定压机温度为80℃，温度到达后保温半小时，之后设定压机温度为120℃，模具升温至95℃时，通过充放气装置向刚性气囊芯模内通压缩空气使得刚性气囊芯模膨胀，模具继续升温至120℃，固化90min后关闭加热；

第七步：模具温度降至110℃，通过充放气装置卸除刚性气囊芯模内的压力，并对刚性气囊芯模内抽负压，使得刚性气囊芯模收缩；