[发明专利]辅助模具及格栅结构增强泡沫夹芯复合材料制备方法

说明书

本发明提供一种辅助模具及格栅结构增强泡沫夹芯复合材料制备方法，本发明通过定位块的设计，可精确控制泡沫芯材条的位置、格栅结构的厚度，并能够有效解决格栅结构增强泡沫夹芯复合材料成型过程中预成型体尺寸的精确控制、整体厚度的控制、预成型体稳定性以及成型质量一致性等问题，而且，通过对定位块的形状和相邻定位块之间间距的合理设计，可对格栅结构形状及厚度进行精确控制，实现不同类型格栅结构增强泡沫夹芯复合材料的制备。

技术领域

本发明属于夹层结构复合材料成型工艺技术领域，具体涉及辅助模具及格栅结构增强泡沫夹芯复合材料制备方法。

背景技术

传统泡沫夹芯复合材料由强度、模量较大的上下复合材料面板和介于上下面板之间的低密度泡沫夹芯材料复合而成，具有较高的比强度、比刚度；同时，低密度泡沫夹芯材料具有防火、隔热、隔声、吸能等功能。因此，传统泡沫夹芯复合材料成为一种典型结构功能一体化材料，已广泛应用于轨道交通、高速列车、航空航天、船舶与海洋工程等领域。但是，随着工程应用对结构性能要求的不断提高，传统泡沫夹芯复合材料已经无法满足需求。而将复合材料格栅结构引入到传统泡沫夹芯复合材料的泡沫夹芯材料中，构建一种新型夹层结构复合材料——格栅结构增强泡沫夹芯复合材料，其主体部分为传统泡沫夹芯复合材料，增强部分为复合材料格栅结构，因此，格栅结构增强泡沫夹芯复合材料集成了传统泡沫夹芯复合材料和复合材料格栅结构的各自优势，既保留了传统泡沫夹芯复合材料较低密度、较高强度、较高模量等优点，又发挥了复合材料格栅结构出色的力学性能，即：在整体密度略微增加的前提下，格栅结构增强泡沫夹芯复合材料的平压、侧压、弯曲、剪切等力学性能显著提升，尤其是侧压性能，成倍数级增加。

由于复合材料格栅结构的引入，原本作为一个整体的泡沫芯材板被分割成一个个离散的泡沫芯材条。在制备夹层预成型体时，干态纤维织物(经树脂浸润成型后即为复合材料格栅结构)与泡沫芯材条交替铺放，干态纤维织物成波浪形穿插于离散的泡沫芯材条之间，泡沫芯材条被干态纤维织物“半包覆”，干态纤维织物几何形态为反对称结构。为了尽可能提高相邻泡沫芯材条之间以及泡沫芯材条与干态纤维织物之间贴合度，并尽可能减少干态纤维织物局部皱褶，需要对干态纤维织物施加一定张力，由于泡沫芯材密度较低(≤400kg/m³)，带有一定张力的反对称结构干态纤维织物会使紧贴于其上的泡沫芯材条崩出。此外，即使按照上述操作交替铺放泡沫芯材条和干态纤维织物，原本贴合较好的预成型体会再次发生“松弛”，导致制备的夹层预成型体排列不整齐、整体厚度不均匀、格栅结构厚度不均一，进而影响格栅结构增强泡沫夹芯复合材料外观尺寸及质量一致性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种辅助模具及格栅结构增强泡沫夹芯复合材料制备方法，以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：辅助模具，包括外框体，该外框体为由两组相对设置的金属杆围成的矩形框状结构，泡沫芯材条在该矩形框状结构的内侧沿长度方向进行排列；其中，较长的一组金属杆上相对设置有两列定位组件，该定位组件包括多个沿金属杆的长度方向间隔设置的定位块，且定位块设置在金属杆的内侧，泡沫芯材条两个端部的横截面与定位块的形状及尺寸相同，且泡沫芯材条交替分布在相对设置的两个定位块之间和相邻的两个定位块之间。

进一步的，所述定位块靠近金属杆一侧的端面上具有耳座，金属杆上开设有与耳座相匹配的盲孔，定位块通过耳座安装在金属杆上。

进一步的，所述金属杆与耳座之间以及两组相对设置的金属杆之间均通过锁紧螺栓连接。

进一步的，至少一组相对设置的金属杆的底部设置有可拆卸且高度可调的销钉。

本发明格栅结构增强泡沫夹芯复合材料制备方法使用上述的辅助模具进行制备，包括以下步骤：

步骤1)、将两组相对设置的金属杆围成的矩形框状结构，形成外框体，并将两列定位组件和销钉安装在外框体上，形成所述的辅助模具；