一種組合結構工藝蓋板及制備方法
【技術領域】
本發明屬于復合材料制造技術領域，涉及一種組合結構工藝蓋板及制備方法，尤其涉及一種分體賦型面板/隔離區/聯接體組合結構工藝蓋板及制備方法。
【背景技術】
工藝蓋板是制造復合材料蒙皮常用的輔助成型工具，其賦型表面質量決定了蒙皮制件的外表面成型效果，而結構特征決定了其與蒙皮坯體的貼合效果，并最終決定著所需高壓條件成型的蒙皮的內部質量。
當前，復合材料蒙皮工藝蓋板多為整體結構，采用橡膠材料或者復合材料制造，其中前者多用于陰模成型，而后者多用于陽模成型。橡膠工藝蓋板或者復合材料工藝蓋板應用工藝的差別是與其自身特點是密切相關的，陰模成型工藝對制件外型面要求低，橡膠材料雖然表面賦型效果一般，但結構剛度低，自身活動協調性高，與蒙皮坯體貼合度高，內部成型質量好，因此多用于蒙皮陰模成型工藝。陽模成型工藝對制件外型面要求高，橡膠工藝蓋板顯然無法滿足制造需求，因此多采用復合材料工藝蓋板。復合材料工藝蓋板特點是材料模量高，表面賦型效果好，但因自身剛度過大活動協調性差，容易造成位置失配，因此也僅僅局限于結構相對簡單的制件陽模成型。
隨著復合材料應用的突飛猛進，愈發復雜的復合材料結構不斷涌現，富集內/外R區、內外/折角等復雜結構的復合材料異型蒙皮即屬于此類結構，兼具陰/陽模成型特征。陽模成型工藝相對陰模成型工藝簡單，為最大程度降低制備難度，實際工程操作針對上述制件多選用陽模成型特征較多的一面作為制件的外型面，因此對外型面成型質量就提出了嚴格的技術要求。就工藝蓋板而言，橡膠工藝蓋板表面賦型質量低，顯然無法滿足相應的技術要求，而當前整體結構的復合材料工藝蓋板雖然可以滿足表面賦型效果要求，但因其剛度大，內部結構活動協調性差，容易與復合材料異型蒙皮坯體產生位置失配，在內/外R區、內外/折角等結構突變區引起折角突起、富樹脂、分層等內部缺陷，顯然亦無法滿足復合材料異型蒙皮的制造技術要求。因此，針對性地開發兼具高活動協調性的內部結構與高質量表面賦型效果的新型工藝蓋板就成為實現復合材料異型蒙皮高效制造的必然選擇。
【發明內容】
本發明目的是提出一種兼具高活動協調性的內部結構與高質量表面賦型效果的工藝蓋板及制備方法。
[0006]本發明的技術方案是:組合結構工藝蓋板由分體賦型面板、隔離區和聯接體三部分組成，分體賦型面板為復合材料結構，由子賦型面板組合而成，子賦型面板具有楔形邊界結構，子賦型面板之間通過隔離區搭接，通過隔離區搭接的兩個子賦型面板的楔形邊界結構的夾角Θ的角度相同，開口方向相反，分體賦型面板的賦型面與其所制備制件數模的外型面相一致；隔離區由單層具有脫模/粘貼雙功能的膜結構材料構成，膜結構材料的兩個表面分別是脫模功能面與粘貼功能面，其中粘貼功能面與子賦型面板的楔形邊界面粘接；聯接體為橡膠材料，聯接體整體覆蓋分體賦型面板非賦型面并與其相聯；制備時，子賦型面板采用預浸料梯度鋪貼的方法制造出楔形邊界結構，子賦型面板通過隔離區連接為分體賦型面板，聯接體整體形式置于分體賦型面板上，分體賦型面板、隔離區和聯接體采用一次固化成型。
所述的子賦型面板楔形邊界結構夾角0° < Θ <90°。
所述的分體賦型面板為等厚度，分體賦型面板厚度介于O?2_之間。
所述的隔離區為等厚度，隔離區厚度介于O?0.5_之間。
所述的聯接體為等厚度，聯接體厚度介于O?3_之間。
所述的隔離區材料為單側表面附帶熱塑性膠粘劑的聚四氟乙烯薄膜。
本發明具有的優點和有益效果:本發明借鑒現有的工藝蓋板技術基礎，提出了一種分體賦型面板/隔離區/聯接體組合結構工藝蓋板及其制備方法，該組合結構工藝蓋板采用復合材料作為蒙皮坯體的賦型表面，保留了復合材料工藝蓋板高質量的表面賦型效果特點；分體賦型面板由子賦型面板組合而成，子賦型面板采用楔形邊界結構通過隔離區兩兩搭接，既提升了分體賦型面板內部結構的活動協調性又降低了搭接界面間隙，有利于避免搭接界面“溢膠”缺陷；分體賦型面板非賦型面整體粘接橡膠材料，保證了各子賦型面板相對位置的準確性以及分體賦型面板賦整體型面精度。除此之外，本發明還提出了上述組合結構工藝蓋板的一種制備方法，該方法采用預浸料梯度鋪貼方式，將楔形邊界結構、隔離區以及子賦型面板搭接區等制備工序有效融入整個組合結構工藝蓋板的固化成型過程，不僅精簡操作程序，而且可以提升子賦型面板搭接區制造質量，是實現本發明所提出的組合結構工藝蓋板的有效途徑。總之，本發明提出一種分體賦型面板/隔離區/聯接體組合結構工藝蓋板結構獨特，方法科學可行，所制備的組合結構工藝蓋板兼具高活動協調性的內部結構與高質量表面賦型效果，對于復合材料異型結構蒙皮制造具有重要的工程應用參考價值。
【附圖說明】
圖1是本發明組合結構工藝蓋板示意圖。
圖2.是分體賦型面板/隔離區/聯接體組合結構工藝蓋板制備方法示意，
圖3.是本發明實施例1中“M”型截面SW110/5258//AIRPAD橡膠組合工藝蓋板制備方法與結構示意圖，其中，圖a是組合工藝蓋板結構示意圖，圖b是組合工藝蓋板制備方法示意圖。
【具體實施方式】
參見圖1，組合結構工藝蓋板由分體賦型面板、隔離區和聯接體三部分組成，分體賦型面板為復合材料結構，由子賦型面板組合而成，子賦型面板具有楔形邊界結構，子賦型面板之間通過隔離區搭接，通過隔離區搭接的兩個子賦型面板的楔形邊界結構的夾角Θ的角度相同，開口方向相反，分體賦型面板的賦型面與其所制備制件數模的外型面相一致；隔離區由單層具有脫模/粘貼雙功能的膜結構材料構成，膜結構材料的兩個表面分別是脫模功能面與粘貼功能面，其中粘貼功能面與子賦型面板的楔形邊界面粘接；聯接體為橡膠材料，聯接體整體覆蓋分體賦型面板非賦型面并與其相聯。所述的所述的子賦型面板I楔形邊界結構夾角0° < Θ <90°。所述的分體賦型面板為等厚度，分體賦型面板厚度介于O?2mm之間。所述的隔離區3為等厚度，隔離區3厚度介于O?0.2mm之間。所述的聯接體4為等厚度，聯接體4厚度介于O?3_之間。所述的隔離區3材料為單側表面附帶熱塑性膠粘劑的聚四氟乙烯薄膜。
參見圖2，如上面所述的一種分體賦型面板/隔離區/聯接體組合工藝蓋板，其制造過程至少包括如下步驟:(I)采用梯度遞減步長I Λ I 5，進行子賦型面板坯體6鋪貼；(2)在坯體6的梯度鋪貼邊界面，粘貼脫模/粘貼雙功能膜結構材料7 ; (3)緊靠脫模/粘貼雙功能膜結構材料7，采用梯度遞增步長I Λ I 5進行子賦型面板坯體8鋪貼；(4)整體覆蓋粘接體9，并與子賦型面板坯體6以及8、脫模/粘貼雙功能膜結構材料8 一次性固化。
實施例1
“Μ”型截面分體賦型面板/隔離區/聯接體組合結構工藝蓋板(見圖3a):結構如下:子賦型面板包括10?16共七塊，厚度2mm，材料為SW110/5258平紋玻璃纖維預浸料，楔形邊界結構夾角Θ = arctan0.1 ;隔離區17?22厚度165 μ m，材料為Airtech公司TooltecCS5帶膠脫模布；聯接體23，材料為Airtech公司AIRPAD1084橡膠，厚度1.5mm。
制備方法(參考圖3b)如下:
1)采用SWl10/5258(單層壓厚0.1mm)平紋玻璃纖維預浸料，以Imm/層步長在工藝蓋板成型模具上進行梯度遞減鋪貼，鋪層方式[0]2(1;
2)在坯體24梯度鋪貼區粘貼TooltecCS5帶膠脫模布25 ；
3)采用Imm/層鋪貼步長，以遞增鋪貼方式緊靠TooltecCS5帶膠脫模布25進行坯體27鋪貼，坯體27另一邊界區同樣采用Imm/層步長進行遞減鋪貼；
4)按照上述步驟2)及3)操作方式，分別進行TooltecCS5帶膠脫模布19?22粘貼以及坯體28?32的鋪貼；
5)整體覆蓋AIRPAD1084橡膠26。
6)一次性固化成型:固化制度為180°C /3h，直接加壓0.675MPa。
【主權項】
1.一種組合結構工藝蓋板，其特征在于，組合結構工藝蓋板由分體賦型面板、隔離區和聯接體三部分組成，分體賦型面板為復合材料結構，由子賦型面板組合而成，子賦型面板具有楔形邊界結構，子賦型面板之間通過隔離區搭接，通過隔離區搭接的兩個子賦型面板面楔形邊界結構的夾角Θ的角度相同，開口方向相反，分體賦型面板的賦型面與其所制備制件數模的外型面相一致；隔離區由單層具有脫模/粘貼雙功能的膜結構材料構成，膜結構材料的兩個表面分別是脫模功能面與粘貼功能面，其中粘貼功能面與子賦型面板的楔形邊界面粘接；聯接體為橡膠材料，聯接體整體覆蓋分體賦型面板非賦型面并與其相聯；制備時，子賦型面板采用預浸料梯度鋪貼的方法制造出楔形邊界結構，子賦型面板通過隔離區連接為分體賦型面板，聯接體整體形式置于分體賦型面板上，分體賦型面板、隔離區和聯接體采用一次固化成型。
2.根據權利要求1所述的一種組合結構工藝蓋板，其特征在于，所述的子賦型面板楔形邊界結構夾角0° < Θ <90°。
3.根據權利要求1所述的一種組合結構工藝蓋板，其特征在于，所述的分體賦型面板為等厚度，分體賦型面板厚度介于O?2_之間。
4.根據權利要求1所述的一種組合結構工藝蓋板，其特征在于，所述的隔離區為等厚度，隔離區厚度介于O?0.5mm之間。
5.根據權利要求1所述的一種組合結構工藝蓋板，其特征在于，所述的聯接體為等厚度，聯接體厚度介于O?3mm之間。
6.根據權利要求1所述的一種組合結構工藝蓋板，其特征在于，脫模/粘貼雙功能膜結構材料是指單側表面附帶熱塑性膠粘劑的聚四氟乙烯薄膜材料。
【專利摘要】本發明屬于復合材料制造技術領域，涉及一種組合結構工藝蓋板及制備方法。組合結構工藝蓋板由分體賦型面板、隔離區和聯接體三部分組成，分體賦型面板為復合材料結構，由子賦型面板組合而成，子賦型面板具有楔形邊界結構，子賦型面板之間通過隔離區搭接，隔離區由單層具有脫模/粘貼雙功能的膜結構材料構成，聯接體為橡膠材料，制備時，子賦型面板采用預浸料梯度鋪貼的方法制造出楔形邊界結構，子賦型面板通過隔離區連接為分體賦型面板，聯接體整體形式置于分體賦型面板上，分體賦型面板、隔離區和聯接體采用一次固化成型。本發明不僅具有高活動協調性的內部結構，還具有高質量的表面賦型效果，對于復合材料異型結構蒙皮制造具有重要的工程價值。
【IPC分類】F16B11-00, B32B25-08, B29C70-34, B32B27-30
【公開號】CN104842606
【申請號】CN201510065613
【發明人】劉立朋, 葉宏軍, 陳蔚
【申請人】中航復合材料有限責任公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年2月9日