熱膜吹破法增強類蜂窩孔狀結構芯材表面穩定性的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于復合材料技術領域，涉及一種用在航空航天飛行器中的蜂窩芯夾層結構制造過程中，增強類蜂窩孔狀結構芯材表面穩定性的工藝方法，尤其涉及一種熱膜吹破法增強類蜂窩孔狀結構芯材表面穩定性的方法。
【背景技術】
[0002]隨著復合材料在航空、航天等軍用及民用領域的廣泛應用，蜂窩夾層結構以其獨特的質量輕、比強度比剛度高，優良的抗疲勞性、抗沖擊性和可設計性強，以及隔音、保溫效果好等優異的特性而備受青睞，其結構也從最初的平板C夾層蜂窩芯，逐漸應用到各類形狀復雜制件上來，尤其是出于結構一體化的需求而在航空器中采用的大曲率、變截面蜂窩夾層結構的制造。目前，在飛機垂尾、方向舵、腹鰭、機艙壁板、機艙地板，以及列車車廂隔音板、汽車、游艇等部件制造中都采用了蜂窩芯夾層結構。
[0003]在蜂窩夾層結構中，蜂窩芯材常用的有鋁蜂窩芯、玻璃鋼蜂窩芯、Nomex紙蜂窩芯、不銹鋼蜂窩芯、陶瓷蜂窩芯等。
[0004]在蜂窩夾層結構復合材料制件制造過程中，根據工藝方法的不同，通常采用真空袋成型、熱壓罐成型等方法，成型方式可分為共固化成型、分布固化共膠接等。
[0005]上述蜂窩夾層結構成型方式中，芯材本身的強度是制約工藝能否實現、制件能否順利成型的關鍵因素，尤其是現在夾層結構設計中，大量的應用了變截面、雙曲面甚至更為復雜的型面設計，成型此類曲率復雜的蜂窩夾層結構件，無論是共固化成型或分布固化共膠接工藝，在成型過程中，蜂窩芯材在有外壓作用下，易產生收縮變形等情況，嚴重時，會導致內部芯材的塌陷位移。宄其原因，是由于類蜂窩孔狀結構在高度方向上具有較強的承載能力，但側向承壓能力弱，一旦有側向的外力作用，其結構易失穩造成塌陷變形。
[0006]為了解決這些問題，近些年，有人采用先將蜂窩芯材上、下表面全部包裹一層膠膜后固化定型，之后再在表面鋪貼膠膜及蒙皮進行再固化成型的工藝，制造蜂窩夾層結構。但此工藝存在很大的缺陷及局限性。
[0007]1、極大增加蜂窩夾層結構的整體重量:此工藝必須采用厚度較大的膠膜包裹蜂窩芯材進行首次固化定型，才能在確保膠膜與蜂窩粘接強度的條件下使其外層表面平整，在蜂窩芯材與外蒙皮粘接的時候需要再次粘貼膠膜，因此會極大的增加整體結構的膠膜用量，與航空件結構件所要求的減重要求相違背。
[0008]2、此工藝需在成型模具中對蜂窩芯材進行至少兩次固化定型，工藝步驟復雜，增加設備及人員成本。
[0009]3、適用范圍受限:此工藝先將蜂窩芯材包裹上一層膠膜后固化定型之后，在其表面再次粘貼膠膜并于蒙皮材料進行再固化成型，因此，工藝方法只能采用蒙皮材料為預浸料形態的共固化成型工藝，而不適用于在復合材料制造中大量采用的先將蒙皮固化成型后再與蜂窩芯材粘接的分步固化共膠接的工藝方法。
[0010]因此，需要一種操作簡潔、有效、有針對性的工藝方案來解決這一問題。

【發明內容】

[0011]本發明的目的是提出一種適用范圍廣、增重低、制造工藝簡單易操作的熱膜吹破法增強類蜂窩孔狀結構芯材表面穩定性的方法。本發明的技術解決方案是，該方法中包括類蜂窩孔狀結構芯材及膠膜兩種材料，制備方法是，
[0012]確定芯材表面需要進行穩定性增強的具體部位，對該部位進行打磨及表面清理；
[0013]將膠膜均勻粘貼在經表面清理過的類蜂窩孔狀結構表面部位；
[0014]A.用熱吹風對貼有膠膜的類蜂窩孔狀結構芯材的孔位置進行吹風，直至將膠膜吹破使膠膜粘貼在類蜂窩孔狀結構芯材的孔格側壁上；
[0015]B.將貼有膠膜的類蜂窩孔狀結構芯材放置在加熱平臺、烘箱或熱壓罐內進行加熱固化處理，使膠膜在類蜂窩孔狀結構芯壁上預成型膠流并定型。
[0016]所述的類蜂窩孔狀結構芯材為鋁蜂窩、玻璃鋼蜂窩、紙蜂窩、芳綸蜂窩、不銹鋼蜂窩、陶瓷蜂窩或塑料蜂窩。
[0017]所述的類蜂窩孔狀結構芯材的蜂窩結構形狀為六角形、三角形、矩形、菱形、圓形。
[0018]所述的膠膜系環氧樹脂、雙馬樹脂、氰酸脂膠膜。
[0019]所述芯材表面需要進行穩定性增強的具體部位的上表面或下表面單面粘貼膠膜、或在芯材表面需要進行穩定性增強的具體部位的上、下表面同時粘貼膠膜。
[0020]所述類蜂窩孔狀結構芯材為平面結構、曲面結構或變截面結構。
[0021]本發明具有的優點和有益效果:
[0022]1、本發明只在需要進行結構穩定性增強的部位使用，而不必對蜂窩芯材整體進行包裹，在滿足要求的情況下盡量降低膠膜厚度，能夠最大程度減少對整體結構的重量增加。
[0023]2、本發明工藝簡便易操作，可根據要求采用加熱平臺、烘箱或熱壓罐對增強用膠膜進行加熱固化定型。
[0024]3、本發明具有廣泛的使用范圍，不但適用于平面等簡單型面的整體或局部蜂窩芯材穩定性增強，也適用于曲面、雙曲面、變截面等復雜的結構形式。
[0025]4、本發明工藝適用范圍廣，適用于包括共固化成型、分布固化共膠接等復合材料制造中所采用的成型工藝。
[0026]本發明一般性涉及類蜂窩孔狀結構復合材料夾層結構的成型工藝，其中在進行最終膠接、固化成型所述兩者中的至少一部分過程期間，所述的芯材通過采用熱膜吹破法增強類蜂窩孔狀結構芯材表面穩定性技術在一定溫度和壓力條件下預固化芯材表面結構，進而再進行最終膠接成型工藝。本發明較以往的蜂窩芯材夾層結構復合材料制造方法，增加了一步表面定型工序，在保證蜂窩孔格暢通的情況下，將膠膜貼附在芯材表面預固化定型，從而增強其在后續膠接工藝中的整體表面承壓能力。
[0027]本發明能夠在不降低外部成型壓力的條件下，增強蜂窩芯材的表面穩定性，從而有效提高其整體抗壓能力。
【附圖說明】
[0028]圖1為變截面類蜂窩孔狀結構芯材夾層結構實驗件剖面圖；
[0029]圖2是變截面類蜂窩孔格結構芯材試驗件形變示意圖；
[0030]圖3是本發明膠膜吹破后粘貼在蜂窩側格壁上時的示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖對本發明作詳細說明。熱膜吹破法增強類蜂窩孔狀結構芯材表面穩定性的方法中包括類蜂窩孔狀結構芯材及膠膜兩種材料，制備方法是，
[0032]A.確定類蜂窩孔狀結構芯材4表面需要進行穩定性增強的具體部位，對該部位進行打磨及表面清理；
[0033]B.將膠膜3均勻粘貼在經表面清理過的類蜂窩孔狀結構表面4部位；
[0034]C.用熱吹風對貼有膠膜3的類蜂窩孔狀結構芯材4的孔格表面進行吹風，直至將膠膜吹破并使膠膜粘貼在類蜂窩孔狀結構芯材的孔格側壁7上形成6 ;
[0035]將貼有膠膜6的類蜂窩孔狀結構芯材放置在加熱平臺、烘箱或熱壓罐內進行加熱固化處理，使膠膜在類蜂窩孔狀結構芯壁上預成型膠流并定型。如上所述以及本領域技術人員所知，蜂窩夾層復合材料結構涉及上、下表面蒙皮，類蜂窩孔狀結構芯材及膠接所用膠膜。
[0036]本發明方法中所采用的類蜂窩孔狀結構芯材為本領域技術人員已知的任何類型，常用的有鋁蜂窩、玻璃鋼蜂窩、其他類