[发明专利]一种超混杂面板/三维编织中空夹层复合材料的一体化成型方法

说明书

本发明公开了一种超混杂面板/三维编织中空夹层复合材料的一体化成型方法。包括以下步骤：1)对铝合金薄板进行表面处理；2)将铝合金薄板、连续纤维预浸料、热熔胶膜和三维编织中空预制体按设计顺序铺层；3)通过树脂真空导流工艺浸渍三维编织中空预制体，卸压，将模具上模上升一定距离；4)向真空袋中通入热空气，待三维编织中空预制体胀形，关闭真空阀口，静置固化。结合热模压工艺、树脂真空导流工艺以及气压成型工艺，有效解决三维编织中空预制体绒经站立不完全及站立高度不统一的问题。高效低成本的实现超混杂面板/三维编织中空夹层复合材料的平板件、曲率件的一体化成型，从而解决轨道交通行业该类复合板的制造需求。

技术领域

本发明涉及一种夹层结构的制备成型方法，属于复合材料的制备及成型领域，尤其涉及的是一种超混杂面板/三维编织中空夹层复合材料的一体化成型制备方法。

背景技术

随着高速列车的不断提速，对车体的轻量化提出了更高的要求，结合我国正在研制的时速600公里高速磁悬浮列车、时速400公里可变轨距高速列车任务，新材料的应用及其结构优化设计无疑是实现轻量化的最有效的途径。

我国现有标准化动车组的蒙皮结构(包括开闭机构、驾驶舱、设备舱底板、裙板等)，面板主要采用铝合金等传统金属材料制造，随着列车的进一步提速，已无法满足车体在轻量化、耐疲劳和抗冲击方面的要求。结合近年来国内外的研究成果，较传统金属材料，纤维复合材料可显著提高车体结构的轻量化程度和疲劳性能。然而，单一的纤维复合材料无法满足高速列车抗冲击性能要求，碰撞安全性低，砂石冲击的损害严重。本发明采用金属和纤维交替铺层的超混杂面板，与金属结构相比，结构减重25-30％，疲劳寿命提高10-20倍；与树脂基复合材料结构相比，具有显著的抗冲击性能优势，适用于服役环境苛刻、承载能力要求高、易受强烈冲击的部位。对于驾驶舱、设备舱底板及裙板等结构，往往需要引入中空结构进行刚度加强，并提高车体的隔音、隔热能力。在不改变结构尺寸的前提下，采用三维编织中空预制体作为芯材，可以有效的克服传统泡沫、蜂窝结构与面板剥离力差的特点。三维编织中空预制体结构具有可设计、可填充预埋、易于成型等特点。

三维编织中空预制体是连续纤维整体编织的三维结构，由经纱(地经纱、绒经)和纬纱构成，上下面层由地经纱和纬纱交织构成，绒经穿过上下面板作为芯层，一般与纬向的夹角为80-90°。在织造过程中，三维中空织物上下面板的距离为理论高度，当织物浸润树脂后，绒经由于“毛细作用”自动“站立”，上下面板被撑开，此时的高度为实际高度。匡宁等研究了树脂含量对三维编织中空预制体复合材料固化后实际高度的影响，发现三维编织中空预制体的实际高度随着树脂含量的增加而增加，并存在最大树脂含量。目前，三维中空复合材料的主要成型方法为手糊成型工艺，存在绒经站立不完全及表面不平整(站立高度不统一)等问题。为了克服现有技术中三维编织中空预制体芯层绒经站立性问题，CN104527092B专利中采用磁场的作用，将金属丝置于三维编织中空预制体的间隙，将磁铁置于上方，使得三维编织中空预制体芯层中绒经到达设定站立高度。但是该方法难以实现大规模批量生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种超混杂面板/三维编织中空夹层复合材料的一体化成型方法。

针对我国高速列车行业对高速列车行业超混杂面板/三维编织中空夹层复合材料的一体化成型以及性能方面的要求，采用纤维金属层板作为面板，三维编织中空预制体作为芯材，结合热压成型工艺、真空导流工艺及气压成型工艺一体化成型超混杂面板/三维编织中空夹层复合材料，可以有效的解决三维编织中空预制体绒经站立不完全及站立高度不统一的问题，并能高效低成本的实现超混杂面板/三维编织中空夹层复合材料的平板件、曲率件的一体化成型。

一种超混杂面板/三维编织中空夹层复合材料的一体化成型方法，包括以下步骤：

1)铝合金薄板胚料准备，进行表面处理；