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CN112829161B - 一种用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法 - Google Patents

一种用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，包括如下步骤：将蜂窝芯贴模侧铺放一层带状发泡胶，加热并挤压至蜂窝芯的填充腔内，且蜂窝芯与模具之间铺设单层隔离膜；将蜂窝芯的非贴模侧填充粉状发泡胶，且铺设多层隔离膜；将成型模具放入固化成型设备进行发泡胶加热固化。本发明所述的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，能够消除复合材料蜂窝夹层结构制件因先预粘后发泡工序，只束缚一侧发泡面，另一侧无束缚，发泡胶固化收缩产生的残余应力，避免在填充发泡胶的过程中在蜂窝芯的填充腔内产生裹气，提高填充质量及效率。因蜂窝芯单独成型，取消预粘工序，降低了复合材料蜂窝夹层结构的制造成本。

Description

一种用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法
技术领域
本发明涉及复合材料制造技术领域，具体涉及一种用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法。
背景技术
复合材料蜂窝夹层结构是一种高比刚度性能的结构形式，广泛用于航空航天飞行器结构中。复合材料蜂窝夹层结构中为了装配需求常常需要将钉区的蜂窝芯填充发泡胶。传统的成型工艺方法通常采用已固化外蒙皮与蜂窝芯预粘，再将蜂窝芯填充发泡胶进行发泡胶固化工艺，最后与内蒙皮胶接。由于外蒙皮预粘蜂窝后使结构不对称发生制件向预粘蜂窝侧弯曲，胶接过程往往会对变形进行修正，然而发泡胶残余应力会随时间释放，使制件再度变形。对于大曲率，大面积蜂窝芯夹层结构，尤为明显。且传统工艺，预粘后，蜂窝芯填充腔一侧被外蒙皮封闭，填充发泡胶的过程中蜂窝芯填充腔内裹气，导致发泡胶不容易完全填充，且在发泡过程中，包裹气体随温度上升体积增大，导致发泡胶从蜂窝芯填充腔外溢。
发明内容
本发明实施例提供了一种用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法。该用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，能够消除复合材料蜂窝夹层结构制件成型时，由于先预粘后发泡工序，只束缚一侧发泡面，另一侧无束缚，发泡胶固化收缩产生的残余应力。避免在填充发泡胶的过程中在蜂窝芯的填充腔内发生裹气，提高填充质量及效率。因蜂窝芯单独成型，取消预粘工序，降低了复合材料蜂窝夹层结构的制造成本。
本发明的实施例提出了一种用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，所述蜂窝芯在其厚度方向上相对布置有贴模侧和非贴模侧，且蜂窝芯内部具有填充腔，所述用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法包括如下步骤：
S1：在蜂窝芯的贴模侧铺放带状发泡胶，将带状发泡胶加热并挤压至所述蜂窝芯的填充腔内；
S2：将S1中所述蜂窝芯置于模具上，且所述蜂窝芯与所述模具之间铺设有单层隔离层；
S3：将S2中所述蜂窝芯的非贴模侧铺放粉状发泡胶，所述粉状发泡胶填充至所述蜂窝芯的填充腔内；
S4：在S3中所述蜂窝芯的非贴模侧铺放多层隔离层；
S5：将模具放入固化成型设备按照预设固化过程和预设固化参数进行发泡胶加热固化。
优选地，所述带状发泡胶与粉状发泡胶种类相同。
优选地，所述隔离层的材料为透气材料。
优选地，所述蜂窝芯的材料为芳纶纸。
优选地，所述带状发泡胶的固化温度为T1，所述粉状发泡胶的固化温度为T2，T1＝T2且120℃≤T1≤180℃。
优选地，所述蜂窝芯的固化温度为T3，且T3≤T1。
优选地，所述预设固化过程为：常温抽真空，加压，卸真空，加热，保温和降温。
优选地，所述预设固化参数为：加压至0.15MPa，加热温度为T1，保温1～3h，降温至60℃以下。
优选地，所述固化成型设备为热压罐。
综上，本发明的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，具有如下有益效果：
1.蜂窝芯单独发泡，取消了预粘步骤，发泡完毕后可直接与外蒙皮、内蒙皮共胶接或共固化，消除了由于先预粘后发泡工序，消除了因预粘产生的残余应力。
2.未经过预粘工艺，在填充发泡胶的过程中不易裹气，提高了发泡胶的填充率，因未预粘外蒙皮，不仅填充发泡胶更加便捷，提高了发泡胶的填充效率，还使蜂窝发泡完成后的清洁更便捷，并且节省了复合材料蜂窝夹层结构的制造成本。
3.采用上下面铺放透气隔离层，提升了蜂窝芯的发泡面的粗糙度，提高了胶接性能。
4.采用预定固化参数，避免了发泡胶外溢，带状发泡胶和粉状发泡胶的固化温度大于蜂窝芯固化温度，避免了带状发泡胶和粉状发泡胶的二次发泡，提高了胶接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法的示意图。
隔离层1，带状发泡胶2，蜂窝芯3，粉状发泡胶4，模具5。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1所示是本发明实施例的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，蜂窝芯3在其厚度方向上(如图1中所示的上下方向)相对布置有贴模侧和非贴模侧，且蜂窝芯3内部具有填充腔，用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，包括如下步骤：
S1：在蜂窝芯3的贴模侧铺放带状发泡胶2，将带状发泡胶2加热并挤压至所述蜂窝芯3的填充腔内。具体地，带状发泡胶2的加热方式可采用熨斗加热。可以理解的是，本申请中的带状发泡胶2的加热方式并不限于此。
S2：将S1中所述蜂窝芯3置于模具5上，且蜂窝芯3与模具5之间铺设有单层隔离层1。如图1所示，隔离层1铺设在蜂窝芯3的下端面或者铺设在模具5的上端面。
S3：将S2中所述蜂窝芯3的非贴模侧铺放粉状发泡胶4，粉状发泡胶4填充至所述蜂窝芯3的填充腔内；
S4：在S3中所述蜂窝芯3的非贴模侧铺放多层隔离层1。如图1所示，在蜂窝芯3的上端面铺放多层隔离层1。
S5：将模具5放入固化成型设备按照预设固化过程和预设固化参数进行发泡胶加热固化。
根据本发明实施例的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，蜂窝芯3单独发泡，完毕后可直接与外蒙皮、内蒙皮共胶接或共固化，消除了由于先预粘后发泡工序，只束缚一侧发泡面，另一侧无束缚，发泡胶与固化收缩产生的残余应力。未经过预粘工艺，在填充发泡胶的过程中不易裹气，提高了发泡胶的填充率，因未预粘外蒙皮，不仅填充发泡胶更加便捷，提高了发泡胶的填充效率，还使蜂窝芯3发泡完成后的清洁更便捷，并且节省了复合材料蜂窝夹层结构的制造成本。采用上下面铺放透气隔离膜，提升蜂窝芯3的发泡面的粗糙度，提高了胶接性能提升。采用所述工艺参数，避免了发泡胶的外溢，带状发泡胶2和粉状发泡胶4的固化温度大于蜂窝芯3固化温度，避免了带状发泡胶2和粉状发泡胶4的二次发泡，提高了胶接质量。
在一些实施例中，带状发泡胶2与粉状发泡胶4的种类相同，可以理解地是，带状发泡胶2与粉状发泡胶4的种类可根据实际需要进行选型，本申请中的带状发泡胶2与粉状发泡胶4的种类并不做具体限定。
在一些实施例中，隔离层1为透气材料，蜂窝芯3的材料为芳纶纸。本申请中的蜂窝芯3的材料并不限于此，例如还可以是铝蜂窝。
在一些实施例中，带状发泡胶2的固化温度为T1，粉状发泡胶4的固化温度为T2，T1＝T2且120℃≤T1≤180℃。
在一些实施例中，蜂窝芯3的固化温度为T3，且T3≤T1。
在一些实施例中，预设固化过程为：常温抽真空，加压，卸真空，加热，保温和降温。预设固化参数为：加压至0.15MPa，加热温度为T1，保温1～3h，降温至60℃以下。可以理解地是，本申请中的预设固化参数并不限于此，具体固化参数可根据带状发泡胶2种类、粉状发泡胶4的种类和蜂窝芯3的材料进行调整。
在一些实施例中，固化成型设备为热压罐。可以理解的是，本申请中的固化成型设备并不限于此。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，蜂窝芯在其厚度方向上相对布置有贴模侧和非贴模侧，且蜂窝芯内部具有填充腔，其特征在于，所述用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法包括如下步骤：
S1：在蜂窝芯的贴模侧铺放带状发泡胶，将带状发泡胶加热并挤压至所述蜂窝芯的填充腔内；
S2：将S1中所述蜂窝芯置于模具上，且所述蜂窝芯与所述模具之间铺设有单层隔离层；
S3：将S2中所述蜂窝芯的非贴模侧铺放粉状发泡胶，所述粉状发泡胶填充至所述蜂窝芯的填充腔内；
S4：在S3中所述蜂窝芯的非贴模侧铺放多层隔离层；
S5：将模具放入固化成型设备按照预设固化过程和预设固化参数进行发泡胶加热固化；
所述带状发泡胶的固化温度为T1，所述粉状发泡胶的固化温度为T2，T1=T2且120℃≤T1≤180℃；
所述蜂窝芯的固化温度为T3，且T3≤T1。
2.根据权利要求1所述的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，其特征在于，所述带状发泡胶与粉状发泡胶的种类相同。
3.根据权利要求1所述的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，其特征在于，所述隔离层的材料为透气材料。
4.根据权利要求1所述的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，其特征在于，所述蜂窝芯的材料为芳纶纸。
5.根据权利要求1所述的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，其特征在于，所述预设固化过程为：常温抽真空，加压，卸真空，加热，保温和降温。
6.根据权利要求5所述的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，其特征在于，所述预设固化参数为：加压至0.15MPa，加热温度为T1，保温1～3h，降温至60℃以下。
7.根据权利要求1所述的用于复合材料蜂窝夹层结构的发泡胶填充方法，其特征在于，所述固化成型设备为热压罐。
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