[发明专利]净尺寸复合材料异构件的制备方法

说明书

本发明公开了一种净尺寸复合材料异构件的制备方法。本方法包括如下步骤：制备预浸碳布；将预浸碳布冷冻后，按照复合材料异构件的型面将冷冻后的片状预浸碳布裁切成相应的环状预浸碳布，再冷冻保存；环形下模具组件预热；环状预浸碳布铺层；将所述环形下模具组件‑预浸碳布铺层包裹透气毡和真空袋，在40～60℃条件下抽真空，真空度为‑0.07～‑0.12MPa，并预热3.5～4.5h，真空袋去除后得到环形下模具组件‑一次预成型异构件；模压，二次预成型；模压固化；取出异构件。该制备方法简化了预浸碳布的铺贴工艺，提高了异构件的制备效率，通过两次预成型工艺及最后的模压固化工艺，准确地将异构件的制备误差控制在预设精度范围内。

技术领域

本发明涉及复合材料的制备技术领域，具体地指一种净尺寸复合材料异构件的制备方法。

背景技术

航天领域的柔性喷管一般采用金属作为摆动喷管的承力材料，金属制备的承力件不但最高使用温度要求达到250℃以上，而且还要能够承受喷射载荷，燃烧室压强和摆动，并能在相应载荷下保持基本结构形状。非金属复合材料具备质量轻、强度高的力学性能，在航空航天领域的应用日益广泛。使用非金属复合材料代替柔性喷管中的金属承力材料，能够使柔性喷管具备更加优异的功能，提升产品的综合性能。

柔性喷管中非金属制备的承力件需同时满足以下几点：1.耐高温；2.高承重力；3.高装配精度；4.不存在变形问题；5.高要求的外观质量。现有专利申请“一种耐高温碳纤维复合材料筒体承力层及其制备工艺”(申请公布号：CN 113059828 A)承力及耐高温性能满足使用要求，但是预浸料片在铺贴过程中需采取对接的方式进行拼接，且每层的铺贴起点需要错位，承力层的制造工艺繁琐，生产效率低。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种净尺寸复合材料异构件的制备方法，在预浸碳布铺贴过程中，将冷冻后的预浸碳布裁剪成与异构件产品的型面相匹配的环状预浸碳布，再进行轴向的逐层铺贴，避免了沿圆周方向逐片拼接预浸碳布的麻烦；另外在异构件成型过程中，首先采用抽真空工艺制得一次预成型的异构件，然后通过下压膜与上压膜的配合加压，制得二次预成型的异构件，最后通过模压固化工艺，准确地将内部夹杂的异构件的制备误差控制在预设精度范围内。

为实现上述目的，本发明研制出了一种净尺寸复合材料异构件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，制备预浸碳布：以平纹碳布、钡酚醛树脂制备预浸碳布；

步骤2)，预浸碳布冷冻、分切：将预浸碳布冷冻一段时间后取出，按照复合材料异构件的型面将冷冻后的片状预浸碳布裁切成相应的环状预浸碳布，再冷冻保存；

步骤3)，环形下模具组件预热：将与所述复合材料异构件外侧型面相匹配的环形下模具组件装配完毕后，在40～60℃条件下将环形下模具组件预热1～2h，将所述环状预浸碳布在环形下模具组件内侧试粘，若环状预浸碳布能够粘贴在环形下模具组件内侧，则进行步骤4)；

步骤4)，环状预浸碳布铺层；将所述环状预浸碳布逐层铺贴在环形下模具组件内侧表面，手工剪切未贴合部分的预浸碳布，重复上述步骤铺贴若干层，使预浸碳布铺层厚度为复合材料异构件厚度的1.2～1.4倍，得到环形下模具组件-预浸碳布铺层；

步骤5)，抽真空，一次预成型；将所述环形下模具组件-预浸碳布铺层包裹透气毡和真空袋，在40～60℃条件下抽真空，真空度为-0.07～-0.12MPa，并预热3.5～4.5h，真空袋去除后得到环形下模具组件-一次预成型异构件；

步骤6)，模压，二次预成型：将与所述复合材料异构件内侧型面相匹配、同时与所述环形下模具组件相匹配的环形上模具组件装配完毕后，在一次预成型异构件内侧盖合环形上模具组件，并将环形下模具组件与环形上模具组件之间采用大螺钉紧固，然后在加压机上加压4～6MPa，多次加压紧固后，得到环形下模具组件-二次预成型异构件-环形上模具组件；