一种复合材料结构件的成型方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111216377A(43)申请公布日2020.06.02(21)申请号202010050176.3(22)申请日2020.01.17(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人湛利华关成龙戴光明肖瑜杨晓波吴欣桐彭益丰赵国庆(74)专利代理机构长沙欧诺专利代理事务所(普通合伙)43234代理人欧颖张文君(51)Int.Cl.B29C70/30(2006.01)B29C35/08(2006.01)B29C33/44(2006.01)B29L31/30(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种复合材料结构件的成型方法(57)摘要本发明公开了一种复合材料结构件的成型方法，包括密封制袋、振动处理、微波固化和结构件整体脱模；振动处理是将完成封袋的材料固定在振动支撑座上，并与物料平台同步振动；微波固化利用模具支撑架和支撑轴对硅橡胶模具进行支撑，并用微波对预成型体各表面均匀微波辐射成型；最后利用酸碱腐蚀配合人工拆解将硅橡胶模具从成型后的结构件中取出。本发明的成型方法通过振动处理结合微波固化复合材料，可实现复合材料结构件的快速、低成本、高性能成型；本发明突破热压罐成型工艺对制件尺寸的限制，降低制造成本；成型后的结构件力学性能优良、孔隙率低，其性能与质量可达到与热压罐固化后相同的水平。CN111216377ACN111216377A权利要求书1/2页1.一种复合材料结构件的成型方法，其特征在于，所述复合材料结构件为包括顶盖通孔(3.1)和底盖通孔(3.2)的且由碳纤维树脂复合材料预浸料(3)一体化成型而成的贮箱结构，所述成型方法包括使用一种复合材料结构件的成型模具组，所述成型模具组包括振动处理用模具、微波固化用模具、真空袋(2)和硅橡胶模具(4)；所述硅橡胶模具内设有沿轴向贯通其中心的圆形通孔(4.1)，所述振动处理用模具包括紧固装置(1)和振动支撑座(6)，所述振动支撑座(6)上表面内凹形成用于容置径向由外而内的真空袋(2)、预浸料(3)和硅橡胶模具(4)的凹槽(6.1)；所述微波固化用模具包括模具支撑架(8)和支撑轴(9)，所述支撑轴(9)的直径小于等于顶盖通孔(3.1)和底盖通孔(3.2)的内切圆直径；所述成型方法包括如下步骤：S1：首先将预浸料(3)按铺层方式铺放在硅橡胶模具(4)上形成预成型体，然后用真空袋(2)将预浸料(3)和硅橡胶模具(4)密封完成制袋过程；S2：将封袋好的材料移动并放置在振动支撑座(6)的凹槽(6.1)中，用紧固螺栓B(10)将所述振动支撑座与振动微波复合成型制造系统的物料平台(7)固定在一起，所述振动微波复合成型制造系统能为设置在其物料平台(7)上的物质提供加速度在竖直方向的振动和提供微波辐照，并采用紧固装置(1)将封袋好的材料与所述振动支撑座通过紧固螺栓A(5)连接，以此实现封袋好的材料与物料平台(7)的同步振动，直至完成振动处理过程；S3：振动处理结束后，将封袋好的材料从振动支撑座(6)上移除，并将振动支撑座(6)、紧固装置(1)以及紧固螺栓均从振动微波复合成型制造系统内取出；S4：先将支撑轴(9)插入硅橡胶模具(4)中心的圆形通孔(4.1)且支撑轴的两端均伸出圆形通孔(4.1)，所述支撑轴两端分别与模具支撑架(8)连接，并将模具支撑架(8)设置在物料平台(7)上，使得经过振动处理后的封袋好的材料在支撑作用下悬挂在空中；再利用振动微波复合成型制造系统对预成型体各表面均匀微波辐射成型；S5：结构件微波辐射成型后将支撑轴从硅橡胶模具中取出，再利用强酸或强碱对硅橡胶模具腐蚀，且所述腐蚀是从所述圆形通孔(4.1)处开始的，最终将腐蚀后的硅橡胶模具从成型后得到的结构件中取出，从而实现复合材料结构件的整体成型与脱模。2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述紧固装置(1)包括轴向前后排列的至少两个紧固单件(1.1)，每个所述紧固单件(1.1)均具有与结构件的外壁形状相匹配的弧形，每个所述紧固单件的两端均分别通过紧固螺栓A(5)与所述振动支撑座固定连接。3.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述紧固装置(1)和振动支撑座(6)均采用金属材料制成；所述模具支撑架(8)和支撑轴(9)均采用不会反射微波的非金属材料制成。4.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，所述圆形通孔(4.1)的直径小于等于所述顶盖通孔(3.1)和底盖通孔(3.2)的内切圆直径，所述圆形通孔(4.1)的横截面积在整个硅橡胶模具(4)横截面积最大处的横截面积的占比为0.04-0.08。5.根据权利要求4所述的成型方法，其特征在于，所述圆形通孔(4.1)的横截面积在整个硅橡胶模具(4)横截面积