[发明专利]一种异形翻边封闭承力框整体成型方法

摘要

一种异形翻边封闭承力框整体成型方法，属于热结构碳/碳复合材料制造技术领域。该方法从承力框的异形、带翻边、封闭型腔的结构特征出发，考虑到部件承力特性，采用基于碳布叠层结构、分步缝合、近净尺寸成型方法，获得整体编织的碳纤维承力框织物，采用液相高压增密工艺技术和分瓣式石墨工装应用技术，实现整体承力框的变形控制和均匀致密化。通过工艺控制和参数优化，提高了材料的力学性能，最终材料密度1.85～1.95g/cm³，拉伸强度200～260MPa，压缩和弯曲强度160～200MPa，层间剪切强度15～20MPa。在保证材料高力学性能的基础上，实现了异形、翻边、封闭承力框整体净尺寸成型，大大提高了部件的承载效能。

主权项

1.一种异形翻边封闭承力框整体成型方法，其特征在于包括以下步骤：1)选用T300‑1K或T300‑3K聚丙烯腈基碳纤维，编织成缎纹、平纹或斜纹的碳布，编织过程中以经向纱线方向为0°，逆时针旋转分别形成+45°，90°和‑45°，随后将碳布按承力框型面展开最大包络尺寸裁剪成碳布块备用；2)按承力框三维数学模型制作模具，用于实现碳布的铺放和压紧；3)将步骤1)中的碳布块按照预先设计的铺层顺序在步骤2)的模具上进行铺放，铺放基准面为曲面翻边或平面，随后对铺放后的碳布进行压紧缝合，得到织物中间制品；预先设计的铺层顺序为0°/+45°/90°/‑45°、0°/+45°/90°/‑45°/0°、0°/90°/+45°/0°/90°/‑45°、0°/+45°/90°/‑45°/0°/‑45°/90°/+45°/0°、0°/90°/+45°/0°/90°/‑45°/0°/90°、0°/90°/+45°/0°/0°/‑45°/0°/90°或0°/90°/+45°/‑45°/0°/90°，碳布块按照预先设计的铺层顺序在45°方向引入纤维，纤维体积含量45％～55％，缝合间距4～10mm；4)将步骤3)中的织物中间制品进行翻边处理，翻折出平面部分或曲面翻边，对碳布进行剪裁处理，再对其压紧并缝合，获得异形翻边封闭承力框的整体织物；对碳布进行剪裁处理的方式如下；当碳布由平面部分向曲面部分翻边时，对碳布进行裁剪，对裁剪后留下的缺口进行碳布补强处理；当碳布由曲面部A向平面部分翻边时，直接将多余碳布裁剪即可;5)按异形翻边封闭承力框整体织物三维尺寸制作材质为石墨的工装，该模具采用分瓣式设计；6)将步骤4)得到的承力框整体织物放置于步骤5)的石墨工装上，进行热处理，去除纤维表面的浆剂后形成带石墨工装的碳纤维预制体；7)将带石墨工装的碳纤维预制体浸渍沥青，然后进行碳化处理，反复循环形成一定密度的碳/碳在制品；8)将步骤7)的碳/碳在制品进行高温热处理；9)将步骤8)处理后的碳/碳在制品进行沥青高压浸渍‑碳化处理，浸渍压力50MPa以上；10)将步骤9)中的碳/碳在制品进行高温热处理；11)重复步骤9)～步骤10)进行多次增密，直到材料密度大于等于1.85g/cm3以上，即制得异形翻边封闭碳/碳整体承力框。