一种肋型复合材料构件及其制备方法

技术领域

本发明涉及了肋型复合材料构件的制备技术领域，具体涉及了一种肋型复合材料构件及其制备方法。

背景技术

复合材料构件二次胶接成型工艺是将不同的复合材料制件通过胶黏剂再次进行胶接连接成一个整体制件。该工艺稳定可靠，是航空、航天领域制造复合材料零件应用最广泛的成型技术之一。

肋型复合材料构件本体具有特殊的结构，如图1所示，在与其他复合材料构件进行二次胶接时，通常会在肋型复合材料构件本体的内腔内嵌入一个阳膜支撑块，由于阳膜支撑块的支撑，可以将压力传递到贴膜面，如图2所示。但是实际使用过程中，阳膜支撑块的支撑面与肋型复合材料构件本体的被支撑面不能形成紧密的贴合，尤其肋型复合材料构件本体内腔的拐角处与阳膜支撑块之间存在一些间隙，后期难以精确补偿，使得阳膜支撑块与肋型复合材料构件本体的匹配性较差，影响传压性，进而会影响后期的胶接质量。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术肋型复合材料构件本体与阳膜支撑块存在匹配性差，无法紧密贴合的问题，提供一种肋型复合材料构件，该构件中的肋型复合材料构件本体与阳膜支撑块之间有着较高的贴合度，消除了存在的间隙，保证了后期的胶接质量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种肋型复合材料构件，包括肋型复合材料构件本体和阳膜支撑块，所述肋型复合材料构件本体包括开口内腔，所述阳膜支撑块嵌固于所述开口内腔内，所述阳膜支撑块的顶面用于支撑所述肋型复合材料构件的贴膜面板；

所述阳膜支撑块的顶面与被支撑面之间设置有夹层；所述夹层包括第一带胶脱模布、柔性材料层和第二带胶脱模布；

所述第一带胶脱模布胶接在所述阳膜支撑块的顶面；所述柔性材料层铺设在所述第一带胶脱模布之上；所述第二带胶脱模布胶接在所述柔性材料层之上并与所述阳膜支撑块的底面胶接。

本发明提供的肋型复合材料构件，在阳膜支撑块的支撑面与肋型复合材料构件本体的被支撑面直接设置了一个夹层，该夹层主要由内外两层带胶脱模布和中间层柔性材料层组成。首先在阳膜支撑块的支撑面上铺设一层带胶脱模布，给柔性材料层提供一个基底，然后铺设柔性材料层，再在柔性材料层之上铺设第二层带胶脱模布并与阳膜支撑块的底面胶接，第二层带胶脱模布给柔性材料层一个固定作用。两层带胶脱模布将内部柔性材料紧密包裹并完全贴合，不存在气泡鼓包。然后在高温高压条件下固化成型，在固化过程中柔性材料层能够流动并随型成型，可有效消除肋型复合材料构件本体与阳膜支撑块之间的间隙，增加了两者之间有着较高的贴合度，提高了传压性，有效保证了后期的胶接质量。

进一步的，所述肋型复合材料构件是在高温高压条件下固化成型的。经过高温高压条件固化后，柔性材料层随型流动成型，可有效填充间隙，保证阳膜支撑块的贴合性。

进一步的，所述肋型复合材料构件是在低于200℃，高于1bar条件下固化成型的。温度过高，压力过小，不能实现阳膜支撑块与构件本体的紧密贴合。优选地，所述肋型复合材料构件是在100℃～200℃，4bar～8bar条件下固化成型的。

进一步的，所述柔性材料层由柔性材料构成；所述柔性材料是ZTTH预浸料、EW100A预浸料或EW290预浸料；所述柔性材料的流动性为10mm以上。柔性材料种类和流动性能的选择对于最终肋型复合材料构件的技术效果的达到是至关重要的。流动性过小，难以实现柔性材料随型流动，不能使得阳膜支撑块与构件本体的紧密贴合。

进一步的，所述柔性材料的流动性为12mm～16mm。

进一步的，所述肋型复合材料构件本体的贴膜面板是指肋型复合材料构件在后期与其他零件进行二次胶接时，铺设胶膜，并与其他零件胶接的面。

本发明的另一目的是为提供上述肋型复合材料构件的制备方法。

一种如上述肋型复合材料构件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、在所述阳膜支撑块的顶面胶接一层第一带胶脱模布；然后，在所述第一带胶脱模布上铺设柔性材料形成柔性材料层；之后，在柔性材料层上胶接一层第二带胶脱模布，同时，所述第二脱模布与所述阳膜支撑块的底面胶接；

步骤2、将所述步骤1得到的阳膜支撑块敲入所述肋型复合材料构件本体的开口内腔中，所述第二带胶脱模布与所述被支撑面紧密贴合；

步骤3、将所述步骤2的构件放入热压罐中进行固化处理，得到肋型复合材料构件；其中，热压罐中的温度为200℃以下，压力为1bar以上。

本发明提高了肋型复合材料构件的制备方法，首先在阳膜支撑块上制备夹层，然后将阳膜支撑块敲入所述肋型复合材料构件本体的开口内腔中，此时，第二带胶脱模布与所述被支撑面紧密贴合，然后将构件在高温高压下固化处理，即可得到肋型复合材料构件。制备过程简单，成功率高，便于广泛推广。

进一步的，所述步骤1中，第一带胶脱模布胶接在所述阳膜支撑块的顶面后，第一带胶脱模布的表面不存在气泡鼓包，表面平整。

进一步的，所述步骤1中，在第二带胶脱模布胶接在所述柔性材料层之上后，第二带胶脱模布的表面不存在气泡鼓包，表面平整。

进一步的，所述步骤1中，柔性材料层由至少两层柔性材料组成。

进一步的，所述步骤1中，在所述第一带胶脱模布上依次从下向上铺设至少两层柔性材料，每层柔性材料均从靠近开口内腔的一端开始铺设，最下层所述柔性材料全铺覆盖于所述第一带胶脱模布上；相邻两层所述柔性材料之间远离开口内腔的一端上层柔性材料短于下层柔性材料。肋型复合材料构件的开口内腔内，开口内腔最里端的支撑面区域的刚性较大，支撑面与被支撑面之间存在的间隙多，间隙大；逐层递减的方式铺设柔性材料，可以有效保证柔性材料高温条件下流动的均匀性，较少材料下实现良好的质量保证。

进一步的，所述步骤1中，柔性材料层由至少三层柔性材料组成。

进一步的，所述步骤1中，柔性材料层的厚度比阳膜支撑块顶面与被支撑面之间的最大间隙值大0.1mm～0.2mm。在制备过程中，柔性材料厚度的选择对于构件的成功制备、阳膜支撑块与被支撑面的紧密贴合度起着决定性因素。优选地，所述步骤1中，柔性材料层的厚度比阳膜支撑块顶面与被支撑面之间的最大间隙值大0.15mm～0.2mm。

进一步的，所述步骤3中，热压罐中的温度为100℃～200℃，压力为4bar～8bar。合适的温度和压力，可以有效保证柔性材料层的流动性和固化成型效果。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的肋型复合材料构件，在阳膜支撑块的支撑面与肋型复合材料构件本体的被支撑面直接设置了一个夹层，该夹层主要由内外两层带胶脱模布和中间层柔性材料层组成。首先在阳膜支撑块的支撑面上铺设一层带胶脱模布，给柔性材料层提供一个基底，然后铺设柔性材料层，再在柔性材料层之上铺设第二层带胶脱模布并与阳膜支撑块的底面胶接，第二层带胶脱模布给柔性材料层一个固定作用。两层带胶脱模布将内部柔性材料紧密包裹并完全贴合，不存在气泡鼓包。然后在高温高压条件下固化成型，在固化过程中柔性材料层能够流动并随型成型，可有效消除肋型复合材料构件本体与阳膜支撑块之间的间隙，增加了两者之间有着较高的贴合度，提高了传压性，有效保证了后期的胶接质量。

2、本发明提高了肋型复合材料构件的制备方法，首先在阳膜支撑块上制备夹层，然后将阳膜支撑块敲入所述肋型复合材料构件本体的开口内腔中，此时，第二带胶脱模布与所述被支撑面紧密贴合，然后将构件在高温高压下固化处理，即可得到肋型复合材料构件。制备过程简单，成功率高，便于广泛推广。

附图说明

图1为肋型复合材料构件本体的结构示意图。

图2为现有技术肋型复合材料构件的结构示意图。

图3为实施例1肋型复合材料构件的结构示意图。

图标：1-肋型复合材料构件本体；11-开口内腔；111-被支撑面；12-贴膜面板；2-阳膜支撑块；21-顶面；3-夹层；31-第一带胶脱模布；32-柔性材料层；33-第二带胶脱模布。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

首先，在阳膜支撑块2的顶面21全铺一层第一带胶脱模布31。

然后，在所述第一带胶脱模布31之上全铺一层EW100A预浸料材料，然后再EW100预浸料材料之上再铺设一层EW100A预浸料材料，第二层EW100A预浸料材料层并非全铺，而是靠近开口区的一端比底部的EW100预浸料材料层短20mm。两层EW100预浸料组成柔性材料层32。柔性材料层32还可以是ZTTH预浸料材料或EW290预浸料材料。柔性材料层32的流动性为15mm。所述柔性材料层32的厚度比阳膜支撑块2的顶面21与被支撑面111之间的最大间隙值大0.15mm。

其次，在所述柔性材料层32之上全铺胶接一层第二带胶脱模布33，并且第二带胶脱模布33与所述阳膜支撑块2的底面胶接，用于保护固定。

阳膜支撑块2与夹层3组装层支撑体。夹层由第一带胶脱模布31、柔性材料层32和第二带胶脱模布33组成。表层固定保护层将内部柔性层紧密包覆且两者之间完全贴合，不存在气泡鼓包等现象，且保护层平整光滑无褶皱。

之后，将支撑体敲入肋型复合材料构件本体1的开口内腔11内，第二带胶脱模布33与被支撑面111紧密贴合，从而给与贴膜面板12一个支撑力，如图3所示。

最后，将肋型复合材料构件整体放入热压罐中进行固化处理；热压罐中的温度为200℃，压力为6.2bar。柔性材料在高温下能够流动并随型成型。

经过大量的实验研究发现，本发明提供的肋型复合材料构件在高温高压条件下固化成型，固化过程中柔性材料层能够流动并随型成型，可有效消除肋型复合材料构件本体与阳膜支撑块之间的间隙，增加了两者之间有着较高的贴合度，提高了传压性，有效保证了后期的二次胶接质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。