一种复合材料工字梁的制备装置及其制备方法

摘要

本发明涉及一种复合材料工字梁的制备装置及其制备方法，属于复合材料零件制造技术领域。一种复合材料工字梁的制备装置，所述制备装置包括金属阳模、膨胀橡胶阳模、金属挡板及金属阴模；所述金属阳模与工字梁内型一致，其上铺贴复合材料铺层，用于形成工字梁雏形；所述膨胀橡胶阳模置于压实后的复合材料铺层内部，用于支撑复合材料铺层，并在成型时提供压力；所述金属挡板、金属阴模置于复合材料铺层的外部，用于对复合材料铺层的外形定位。本发明具有以下优点：工字梁的外形得到精确的控制；不再需要使用高能耗的热压罐；避免采用热压罐固化时出现的真空袋破裂、及时发现并排除上下模合模不良等热压罐固化无法及时发现的异常情况，进而保证了工字梁的质量，降低了制造成本。

权利要求

1.一种制备复合材料工字梁的方法，其制备装置包括金属阳模、膨胀橡胶阳膜、金属挡板及金属阴模；所述金属阳模与工字梁内型一致，其上铺贴复合材料铺层，用于形成工字梁雏形；所述膨胀橡胶阳模置于压实后的复合材料铺层内部，用于支撑复合材料铺层，并在成型时提供压力；所述金属挡板、金属阴模置于复合材料铺层的外部，用于对复合材料铺层的外形定位；所述金属阴模包括上模和下模，分别置于复合材料铺层的上下，其特征在于：包括以下步骤：

1）制造金属阳模、金属阴模、膨胀橡胶阳模、金属挡板；

2）在金属阳模上按零件铺层要求完成铺贴；

3）用密封材料、透气材料、隔离材料和真空袋组装密封；

4）抽真空30min以上；

5）将铺层从金属阳模上取下放于膨胀橡胶阳模上；

6）将铺层及膨胀橡胶阳模一同放入金属阴模的下模，定好位；

7）放入两侧的金属挡板；

8）合上金属阴模上模完成组装；

9）将组装完成的金属阴模放在热压床加热板上，按照铺层材料的工艺参数要求进行加温固化，完成加温固化后，降温至60ºC以下卸压脱模。

2.根据权利要求1所述的制备复合材料工字梁的方法，其特征在于：在步骤9）中的固化参数为：加接触压至加热平台与模具相接触，然后以1ºC/min-3ºC /min的速率升温至120ºC

135ºC，保温40min 60min，加压至合模，然后继续加温至175ºC 185ºC，保温保压2h 2.5h，~ ~ ~ ~最后在保压条件下，以不大于2ºC/min的降温速率降温。

说明书

一种复合材料工字梁的制备装置及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种复合材料工字梁的制备装置及其制备方法，属于复合材料零件制造技术领域。

背景技术

[0002] 复合材料工字梁一般采用在模具上铺贴好，制作好密封袋，在热压罐中抽真空、加温、加压固化成型。热压罐是一个高能耗的设备，采用热压罐固化零件一是会导致零件成本高；二是，在热压罐中固化零件无法观察到零件的情况，不能及时针对零件固化过程中出现的异常情况做出调整。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种制备低成本、高质量的复合材料工字梁的制备装置。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种复合材料工字梁的制备装置，所述制备装置包括金属阳模、膨胀橡胶阳模、金属挡板及金属阴模；所述金属阳模与工字梁内型一致，其上铺贴复合材料铺层，用于形成工字梁雏形；所述膨胀橡胶阳模置于压实后的复合材料铺层内部，用于支撑复合材料铺层，并在成型时提供压力；所述金属挡板、金属阴模置于复合材料铺层的外部，用于对复合材料铺层的外形定位。

[0005] 优选的，所述金属阴模包括上模和下模，分别置于复合材料铺层的上、下。

[0006] 本发明的另一个目的是提供一种应用如上制备装置采用热压床成型复合材料工字梁的方法。

[0007] 包括以下步骤：

[0008] 1）制造金属阳模、金属阴模、膨胀橡胶阳模、金属挡板；

[0009] 2）在金属阳模上按零件铺层要求完成铺贴；

[0010] 3）用密封材料、透气材料、隔离材料和真空袋组装密封；

[0011] 4）抽真空30min以上；

[0012] 5）将铺层从金属阳模上取下放于膨胀橡胶阳模上；

[0013] 6）将铺层及膨胀橡胶阳模一同放入金属阴模的下模，定好位；

[0014] 7）放入两侧的金属挡板；

[0015] 8）合上金属阴模上模完成组装；

[0016] 9）将组装完成的金属阴模放在热压床加热板上，按照铺层材料的工艺参数要求进行加温固化，完成加温固化后，降温至60℃以下卸压脱模。

[0017] 优选的，在步骤9）中的固化参数为：加接触压至加热平台与模具相接触，然后以1℃/min-3℃/min的速率升温至120℃～135℃，保温40min～60min，加压至合模，然后继续升温至175℃～185℃，保温保压2h～2.5h，最后在保压条件下，以不大于2 ℃/min的降温速率降温。

[0018] 本发明具有以下优点：采用阴阳合模、热压床加温加压固化，阴阳合模形式使得工字梁的外形得到精确的控制；依靠热压床的机械压力和内部膨胀橡胶阳模的膨胀力对工字梁施加成型压力，不再需要使用高能耗的热压罐；同时采用热压床固化工艺使工字梁在加温过程中可以避免采用热压罐固化时出现的真空袋破裂、及时发现并排除上下模合模不良等热压罐固化无法及时发现的异常情况，进而保证了工字梁的质量，降低了制造成本。

附图说明

[0019] 图1是本发明实施例中金属阳模与铺层的结构示意图；

[0020] 图2是本发明实施例中铺层、金属阴模、金属挡板、膨胀橡胶阳模结构示意图。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图1-2对本发明做进一步详述：工字梁，长1.5米，宽600mm，开档尺寸15mm～40mm，厚度3mm～4mm，材料为碳纤维预浸料HF10A/NY9200GA。具体工艺步骤为：根据工字梁的尺寸及外形，制作金属阳模、金属阴模、膨胀橡胶阳模；在金属阳模1上铺贴预浸料铺层2，每6～8层预压实一次。预压实方法为：在预浸料铺层表面依次铺放：脱模材料、隔离材料及透气材料和真空袋，用密封胶条将真空袋膜粘贴在金属阳模1上形成密封系统。室温下抽真空压力应达到0.095 MPa以上，保持真空压力30 min以上。完成铺贴后，将铺层2转移到膨胀橡胶阳模5上，并将两者一同放在金属阴模3下模上，定好位置，放入两侧的金属挡板
4，合上金属阴模3的上模并放置在热压床上加温固化。固化参数为：加接触压至加热平台与模具相接触，然后以1℃/min-3℃/min的速率升温至120℃～135℃保温40min～60min，加压至合模，然后继续升温至175℃～185℃，保温保压2h～2.5h，最后在保压条件下，以不大于2 ℃/min的降温速率降温，保压冷却至60℃以下，卸压脱模。

[0022] 本发明中的金属阳模、金属阴模、膨胀橡胶阳模、金属挡板需根据工字梁的尺寸及外形要求进行设计制造，并不仅仅限于本发明实施例及附图中所示，本领域普通技术人员在本发明的基础上所做的任何引申及变化均在本发明的保护范围内。