專利名稱：一種閉合模內(nèi)置樹(shù)脂流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于 樹(shù)脂基復(fù)合材料液態(tài)成型技術(shù)，涉及一種閉合模內(nèi)置樹(shù)脂流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成型方法。
背景技術(shù)：
樹(shù)脂基復(fù)合材料的液態(tài)成型技術(shù)包括樹(shù)脂轉(zhuǎn)移模塑(簡(jiǎn)稱RTM)及其多種衍生技術(shù)等，其中，閉合剛性模具(簡(jiǎn)稱“閉?！?RTM成型是最經(jīng)典的技術(shù)，其原理如圖1所示首先在壓力3作用下對(duì)模具的上模5及下模6合膜，待合膜結(jié)束后把樹(shù)脂7通過(guò)樹(shù)脂注入口 1注射到預(yù)成型體4中，并且出膠口 2維持真空狀態(tài)。傳統(tǒng)上，閉模RTM的模具均采用致密的金屬材料制成，其內(nèi)表面光滑，使得成型的產(chǎn)品具有很高的表面光亮視覺(jué)效果，但隨著復(fù)合材料預(yù)制織物纖維體積分?jǐn)?shù)的提高，樹(shù)脂沿預(yù)制體橫向的流動(dòng)、即面內(nèi)流動(dòng)阻力增加，而高性能復(fù)合材料制件通常都要求較高的纖維體積分?jǐn)?shù)，例如約60%，這時(shí)，特別是對(duì)于較高黏度的樹(shù)脂基體以及長(zhǎng)流程的大型復(fù)合材料制件，復(fù)合材料預(yù)制織物內(nèi)部的樹(shù)脂流動(dòng)將變得困難，導(dǎo)致復(fù)合材料制品的缺陷(表面缺陷和內(nèi)部缺陷)增加，加工周期延長(zhǎng)，成型工藝復(fù)雜而控制困難等，這些都增加了液態(tài)成型復(fù)合材料技術(shù)的難度，提高了制造成本，影響了產(chǎn)品的性能。由于閉合模具上述的缺點(diǎn)，又發(fā)展出了更方便成型的半剛性(或半開(kāi)放式模具， 簡(jiǎn)稱“半?！?液態(tài)成型技術(shù)如真空輔助RTM(VARTM，Vacuum Assistant)、真空輔助樹(shù)脂注射成型(VARI，Vacuum Assistant Resin Infusion)、溶液輔助 RTM (SARTM，Solution Assistant)、樹(shù)脂膜熔浸成型(RFI)、Seaman 樹(shù)脂浸漬成型(SCRIMP，Seaman，s Composite Resin Infusion Molding Process)、以及軟模樹(shù)脂浸滲成型(RIFT，Resin Infusion under Flexible Tooling)等。具體原理如圖2所示，首先把預(yù)成型體12放置到模具15上，并把剝離布放在預(yù)成型體12上，然后用密封條9把真空袋11進(jìn)行密封，最后在真空輔助14下把樹(shù)脂8通過(guò)閥門(mén)16注射到增強(qiáng)體中10。在這些技術(shù)里，都在復(fù)合材料預(yù)制織物的表面鋪設(shè)了一層柔性的流動(dòng)分配介質(zhì)或分配器(Resin Distribution Media或Fabric)，其作用是在與預(yù)制織物接觸而平行的面內(nèi)(X-Y方向)形成快速流動(dòng)通道，促進(jìn)樹(shù)脂在預(yù)制織物厚度方向(Z向)的流動(dòng)和浸漬。實(shí)踐證明，這種流動(dòng)促進(jìn)措施對(duì)于提高流動(dòng)和浸漬速度的效果非常明顯。采用流動(dòng)分配器的半模RTM成型技術(shù)的缺點(diǎn)是難以獲得與閉模RTM成型產(chǎn)品相等的制品尺寸與形狀精度，制品的復(fù)雜程度相對(duì)降低，纖維體積分?jǐn)?shù)也相對(duì)較低，因此，半模 RTM成型的復(fù)合材料制品一般不作為航空航天飛行器里的主承力構(gòu)件使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能夠獲得與閉模RTM成型產(chǎn)品相等的制品尺寸與形狀精度的一種閉合模內(nèi)置流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成型方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，
(1)樹(shù)脂流動(dòng)分配器的制備選擇與閉合模具材質(zhì)的剛度及硬度相適應(yīng)的金屬纖維，分別編織樹(shù)脂流動(dòng)分配器的表面層和支撐層，并通過(guò)直接疊放或粘結(jié)或冷扎或熱壓燒結(jié)工藝將表面層和支撐層燒結(jié)在一起，制備成表面平整的樹(shù)脂流動(dòng)分配器；(2)選擇樹(shù)脂流動(dòng)分配器在閉合模具內(nèi)的放置位，當(dāng)纖維體積分?jǐn)?shù)> 40%和 <80%時(shí)，在模具內(nèi)腔面全部區(qū)域放置樹(shù)脂流動(dòng)分配器或按照模具內(nèi)腔面區(qū)域的形狀進(jìn)行分區(qū)域放置樹(shù)脂流動(dòng)分配器； (3)預(yù)成型樹(shù)脂流動(dòng)分配器按照所選擇樹(shù)脂流動(dòng)分配器在閉合模具內(nèi)的放置位置的形狀，采用與模具內(nèi)腔面相同的工裝對(duì)樹(shù)脂流動(dòng)分配器施加壓力，加壓范圍為 0. 20MPa 2. 5MPa，保持時(shí)間為 IOmin 8h ；(4)放置樹(shù)脂流動(dòng)分配器在樹(shù)脂流動(dòng)分配器表面涂抹或刷涂與注射樹(shù)脂匹配的脫模劑，按照所選定的位置，將預(yù)成型的樹(shù)脂流動(dòng)分配器與模具內(nèi)腔面貼合，樹(shù)脂流動(dòng)分配器的表面層與模具貼合，支撐層與預(yù)成型體貼合，并用密封條把樹(shù)脂流動(dòng)分配器的周邊密封；(5)樹(shù)脂傳遞模塑成型將樹(shù)脂注射口直接連通模具內(nèi)置的樹(shù)脂流動(dòng)分配器，樹(shù)脂出口設(shè)置在預(yù)成型體表面未鋪放樹(shù)脂流動(dòng)分配器的區(qū)域；根據(jù)注射樹(shù)脂的工藝特性進(jìn)行樹(shù)脂傳遞模塑成型，樹(shù)脂注射壓力范圍為0. 05MPa 3MPa ；(6)根據(jù)注射樹(shù)脂的工藝特性進(jìn)行固化；(7)對(duì)閉合模具進(jìn)行拆模，取出成型制件并對(duì)制件表面的樹(shù)脂流動(dòng)分配器進(jìn)行剝離拆除。所述的樹(shù)脂流動(dòng)分配器的金屬纖維編織網(wǎng)的材質(zhì)為金屬絲或金屬纖維。且樹(shù)脂流動(dòng)分配器內(nèi)為兩層以上的金屬網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中一層為表面層，其它層為支撐層，表面層的纖維直徑為0. 02mm 0. 5mm,目數(shù)為20目 500目，厚度為0.02mm Imm;每個(gè)支撐層的纖維直徑為0. Imm 3mm，目數(shù)為10目 100目，厚度為0. 02mm 1mm。上述復(fù)合材料成型模具材質(zhì)為金屬材質(zhì)或復(fù)合材料材質(zhì)或陶瓷芯?；蚰举|(zhì)芯模。上面所述的在樹(shù)脂流動(dòng)分配器和預(yù)成型體之間鋪墊隔離布。隔離布材質(zhì)為玻璃纖維或四氟或滌綸或尼龍或腈綸；厚度為0. Olmm 0. 50mm ；其織造形式為平紋布或緞紋布或斜紋布。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)集成發(fā)揮了閉合模具成型制件的高尺寸和形狀精度、高纖維體積分?jǐn)?shù)與半剛性半開(kāi)放式模具成型制件的尺寸大，樹(shù)脂快速流動(dòng)與浸漬等各自優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，提供了大尺寸、高形狀和尺寸精度、高性能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件一種更先進(jìn)、更柔性、低成本的液態(tài)成型技術(shù)方案。(2)由于在剛性閉合模具內(nèi)置了與復(fù)合材料預(yù)成型體直接貼合的樹(shù)脂流動(dòng)分配器，將快速地形成X-和Y-向快速流動(dòng)通道，并促進(jìn)形成Z向流動(dòng)，將傳統(tǒng)液態(tài)成型工藝?yán)锏狞c(diǎn)澆口、線澆口和面澆口融合在一起，使得成型制造過(guò)程更加迅速而降低成本。(3)金屬纖維編織網(wǎng)流動(dòng)分配器具備很高的結(jié)構(gòu)剛度又不失三向多孔和一定的結(jié)構(gòu)柔曲特性，所以，如果樹(shù)脂黏度較高，可以在流動(dòng)分配器面內(nèi)和法向進(jìn)行較高壓力的樹(shù)脂注射而不沖亂復(fù)合材料纖維預(yù)制織物。(4)由于金屬纖維編織網(wǎng)流動(dòng)分配器很高的結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度，它本身就可以作為模具的一部分，或作為模芯結(jié)構(gòu)材料等。( 5)本成型技術(shù)特別適用于工藝窗口較窄的液態(tài)成型(如短樹(shù)脂流動(dòng)充模時(shí)間和 /或短樹(shù)脂流程)、長(zhǎng)程流動(dòng)的大型(大面積)樹(shù)脂基復(fù)合材料的成型制備，典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括層間增韌如“離位，，增韌的復(fù)合材料體系、高黏度的樹(shù)脂體系，大面積或特大面積的復(fù)合材料制件如飛機(jī)蒙皮、艦船殼體等，以及高纖維體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料制件等。(6)由于流動(dòng)分配器是金屬材質(zhì)，且細(xì)網(wǎng)目的金屬纖維編織網(wǎng)面向復(fù)合材料預(yù)制織物，可以在其表面直接進(jìn)行脫模劑處理，這樣，就可能省略鋪放中間隔離布(Peel Ply)而直接脫模，進(jìn)一步降低成本并得到相對(duì)不錯(cuò)的復(fù)合材料固化制件表面質(zhì)量。(7)金屬材質(zhì)的樹(shù)脂流動(dòng)分配器可以經(jīng)受各種冷加工和熱加工，可以成形為各種可能的形狀，給予模具設(shè)計(jì)極大的自由度。


圖1經(jīng)典的復(fù)合材料樹(shù)脂轉(zhuǎn)移模塑(RTM)技術(shù)示意圖；圖2經(jīng)典真空輔助RTM成型技術(shù)示意圖；圖3空心工字梁型芯以及金屬網(wǎng)流動(dòng)分配器和纖維織物的布置示意圖。
具體實(shí)施例方式一種閉合模內(nèi)置樹(shù)脂流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成方法，其特征是在剛性閉合模具的全部或部分模腔內(nèi)表面安置了可拆卸的金屬纖維編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器，以及利用這種特殊的模具結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料樹(shù)脂轉(zhuǎn)移模塑成型的技術(shù)。本發(fā)明其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、方法和模具裝配方式如下所述(1)首先是樹(shù)脂流動(dòng)分配器的制備1)根據(jù)復(fù)合材料成型制件所需成型壓力(0. 05MPa 2. 5MPa)和成型溫度(室溫 300°C )選擇模具材質(zhì)，一般可選擇的模具材質(zhì)為金屬或非金屬(例如復(fù)合材料、陶瓷芯模或木質(zhì)芯模)閉合模具；2)然后再選擇與模具材質(zhì)的剛度及硬度接近的樹(shù)脂流動(dòng)分配器。本專利技術(shù)方案中采用的樹(shù)脂流動(dòng)分配器是金屬纖維編織網(wǎng)(見(jiàn)中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)枮?01020597767. 4， 名稱為“一種用于復(fù)合材料成型的金屬編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器”)。其制備方法為根據(jù)樹(shù)脂流動(dòng)分配器剛度和強(qiáng)度以及復(fù)合材料成型溫度的要求，選擇金屬纖維的材質(zhì)，將不同規(guī)格、 不同結(jié)構(gòu)的金屬纖維編織網(wǎng)組裝成為一定柔度的多層、變密度復(fù)合結(jié)構(gòu)。樹(shù)脂流動(dòng)分配器的具體結(jié)構(gòu)為兩層以上的金屬網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中一層為表面層(也稱粗網(wǎng)面)，其它層為支撐層(也稱細(xì)網(wǎng)面)，表面層的纖維直徑為0. 02mm 0. 5mm,目數(shù)為20目 500目，厚度為 0. 02mm Imm;其它層為支撐層，支撐層的纖維直徑為0. Imm 3mm，目數(shù)為10目 100目， 厚度為0. 02mm 1mm。最后通過(guò)把多層金屬纖維編織網(wǎng)采用直接疊放或粘結(jié)或冷扎或熱壓燒結(jié)技術(shù)，再經(jīng)過(guò)高溫軋制平整化處理，消除樹(shù)脂流動(dòng)分配器的面內(nèi)彈性變形或局部不平， 得到表面光整的多層多孔介質(zhì)樹(shù)脂流動(dòng)分配器。(2)選擇樹(shù)脂流動(dòng)分配器放置位置其在閉合模具內(nèi)放置位置為如下之一，1)在模具內(nèi)腔面全部區(qū)域放置纖維體積分?jǐn)?shù)> 40%和< 80%時(shí)，特別是復(fù)合材料制件的曲度、倒角較小時(shí)，可以在模具這些區(qū)域內(nèi)的全部腔面鋪放整張樹(shù)脂流動(dòng)分配器，并按照所選模具腔面尺寸裁剪樹(shù)脂流動(dòng)分配器，然后把樹(shù)脂流動(dòng)分配器放置在模具腔面與預(yù)成型體之間，樹(shù)脂流動(dòng)分配器的粗網(wǎng)面貼合模具一側(cè)，細(xì)網(wǎng)面貼合預(yù)成型體一側(cè)； 2)在模具內(nèi)腔面部分區(qū)域放置纖維體積分?jǐn)?shù)> 40%和< 80%時(shí)，特別是復(fù)雜結(jié)構(gòu)、織物鋪層局部加強(qiáng)位置，以及經(jīng)常出現(xiàn)干斑等工藝缺陷的位置，并按照所選模具局部腔面尺寸裁剪樹(shù)脂流動(dòng)分配器，然后把樹(shù)脂流動(dòng)分配器放置在模具腔面與預(yù)成型體之間，樹(shù)脂流動(dòng)分配器的粗網(wǎng)面貼合模具一側(cè)，細(xì)網(wǎng)面貼合預(yù)成型體一側(cè)；(3)樹(shù)脂流動(dòng)分配器的預(yù)成型待放置樹(shù)脂流動(dòng)分配器后，采用與模具內(nèi)腔面相同的工裝對(duì)流動(dòng)分配器施加壓力，加壓范圍為0. 20MPa 2. 5MPa，保持時(shí)間為IOmin 8h， 使樹(shù)脂流動(dòng)分配器的形狀完全與模具內(nèi)腔面及預(yù)成型體表面吻合；(4)樹(shù)脂流動(dòng)分配器的放置在已裁剪樹(shù)脂流動(dòng)分配器表面涂抹或刷涂與注射樹(shù)脂匹配的脫模劑，以脫模劑融入但又不阻塞細(xì)目網(wǎng)眼為宜，然后把樹(shù)脂流動(dòng)分配器放置所選模具腔面區(qū)域，并與模具內(nèi)腔面貼合，樹(shù)脂流動(dòng)分配器的粗網(wǎng)面與模具貼合，其反面(細(xì)網(wǎng)面)與預(yù)成型體貼合；在模具內(nèi)全部腔面放置樹(shù)脂流動(dòng)分配器時(shí)，需要把其邊緣部位周圍密封；此外，樹(shù)脂流動(dòng)分配器和預(yù)成型件之間需要鋪墊隔離布。隔離布材質(zhì)為玻璃纖維或四氟或滌綸或尼龍或腈綸；厚度為0. Olmm 0. 50mm ；其織造形式為平紋布或緞紋布或斜紋布。(5)樹(shù)脂傳遞模塑成型將樹(shù)脂注射口設(shè)置在能夠直接連通模具內(nèi)置的樹(shù)脂流動(dòng)分配器一側(cè)(面內(nèi)和/或法向)，以形成快速面內(nèi)流通；并在樹(shù)脂流動(dòng)分配器對(duì)稱的預(yù)成型體另一側(cè)面設(shè)置出膠口，且樹(shù)脂流動(dòng)分配器不能同時(shí)連通樹(shù)脂的出膠口和注射口 ；然后根據(jù)注射樹(shù)脂的工藝特性進(jìn)行樹(shù)脂傳遞模塑成型，樹(shù)脂注射壓力范圍為0. 05MPa 2. 5MPa ；(6)根據(jù)注射樹(shù)脂的工藝特性進(jìn)行固化工藝；(7)對(duì)閉合模具進(jìn)行拆模，取出復(fù)合材料制件并對(duì)制件表面的樹(shù)脂流動(dòng)分配器進(jìn)行剝離拆除。實(shí)施例1 層間“離位”增韌的大型RTM成型復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)(1)設(shè)計(jì)雙層結(jié)構(gòu)的不銹鋼纖維編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器，樹(shù)脂流動(dòng)分配器表面層為100目細(xì)網(wǎng)眼織物，支撐層為厚度為0.6mm的粗網(wǎng)眼織物。兩層采用常規(guī)熱壓燒結(jié)技術(shù)組裝，然后采用常規(guī)熱軋技術(shù)平整化。參見(jiàn)實(shí)用新型專利“一種用于復(fù)合材料成型的金屬編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器”(申請(qǐng)?zhí)枮?01020597767. 4)。(2)模腔尺寸1500mmX 1500mmX IOmm的對(duì)開(kāi)結(jié)構(gòu)鋼閉合模具，模內(nèi)一側(cè)面全面積鋪放上述不銹鋼纖維編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器，并在裝有樹(shù)脂流動(dòng)分配器一側(cè)法向設(shè)置中心澆口，在其對(duì)開(kāi)模具的另一半設(shè)置多個(gè)樹(shù)脂出口，例如“田字”格形式的4個(gè)中心出口。(3)按照RTM成型常規(guī)工藝，在整個(gè)模具內(nèi)腔面反復(fù)涂抹商用脫模劑，也在上述樹(shù)脂流動(dòng)分配器上反復(fù)涂抹脫模劑，直至脫模劑溶入網(wǎng)眼而又不阻塞網(wǎng)眼為止。(4)按照RTM成型常規(guī)工藝，在模內(nèi)鋪放“離位”增韌的復(fù)合材料預(yù)制織物，增韌膜材料為聚芳醚酮(PAEK)，鋪放結(jié)構(gòu)和纖維體積分?jǐn)?shù)等服從“離位”復(fù)合材料的設(shè)計(jì)，例如纖維體積分?jǐn)?shù)Vf = 56% 60%。將樹(shù)脂流動(dòng)分配器細(xì)網(wǎng)眼面(表面層)與預(yù)制織物直接貼合？合豐旲ο(5)按照常規(guī)RTM成型技術(shù)要求進(jìn)行操作，在溫度范圍為100°C 120°C時(shí)把高溫雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂(牌號(hào)為6421，北京航空材料研究院產(chǎn)品)從注膠口注入，注射壓力為0. 05MPa 2. OMPa，且出膠口持續(xù)保持真空狀態(tài)(< 0. 09MPa)，待充模完成后升溫，并按照 180°C X2h+200°C X 2h進(jìn)行固化，然后冷卻至室溫，直接開(kāi)模脫模，得到層間“離位”增韌的大型、高溫雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂基復(fù)合材料層合板。(6)根據(jù)需要，該層間“離位”增韌的高溫雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)可以具有一定的曲度或彎角。實(shí)施例2 高黏度環(huán)氧樹(shù)脂大型RTM成型復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)(1)熱塑性樹(shù)脂PAEK增韌的高溫環(huán)氧樹(shù)脂(牌號(hào)5288，北京航空材料研究院產(chǎn)品)樹(shù)脂具有復(fù)相樹(shù)脂體系的特征，其樹(shù)脂黏度較高，相當(dāng)于預(yù)浸料級(jí)別的樹(shù)脂黏度，因此 RTM注射工藝窗口相對(duì)很窄(短樹(shù)脂流動(dòng)充模時(shí)間，短樹(shù)脂流程)，為此，設(shè)計(jì)高剛度的5層結(jié)構(gòu)的不銹鋼纖維編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器，其表面層為100目細(xì)網(wǎng)眼織物，支撐層為厚度為0. 5mm的5層粗網(wǎng)眼織物。如參考實(shí)用新型專利“一種用于復(fù)合材料成型的金屬編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器”(申請(qǐng)?zhí)枮?01020597767. 4)所述，整個(gè)樹(shù)脂流動(dòng)分配器采用熱壓燒結(jié)技術(shù)組裝，然后采用熱軋技術(shù)平整化。(2)模腔尺寸IOOOmmX IOOOmmX IOmm的對(duì)開(kāi)結(jié)構(gòu)鋼閉合模具，模內(nèi)全面積鋪放上
述不銹鋼纖維編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器，并在裝有流動(dòng)分配器的一個(gè)側(cè)面設(shè)置注澆口，在其對(duì)開(kāi)模具的另一半設(shè)置多個(gè)樹(shù)脂出膠口，例如“田字”格形式的4個(gè)中心出膠口。(3)按照RTM成型常規(guī)工藝，在整個(gè)模具內(nèi)反復(fù)涂抹商用脫模劑，也在上述樹(shù)脂流動(dòng)分配器上反復(fù)涂抹脫模劑，直至脫模劑溶入網(wǎng)眼而又不阻塞網(wǎng)眼為止。(4)按照RTM成型常規(guī)工藝，在模內(nèi)鋪放復(fù)合材料預(yù)制織物，鋪放結(jié)構(gòu)和纖維體積分?jǐn)?shù)等服從即定的復(fù)合材料的設(shè)計(jì)，纖維體積分?jǐn)?shù)Vf 60%。將流動(dòng)分配器細(xì)網(wǎng)眼面與預(yù)制織物直接貼合，合模。(5)按照5288樹(shù)脂的成型溫度要求進(jìn)行操作，在溫度范圍為100°C 120°C時(shí)，用計(jì)量泵以2MPa 3MPa的壓力把高黏度的復(fù)相增韌樹(shù)脂注入注膠口，出膠口保持真空狀態(tài) (< 0. 09MPa)，在充模完成后升溫，并按照180°C X 2h+200°C X 2h進(jìn)行固化，然后冷卻至室溫，直接開(kāi)模脫模，得到復(fù)相增韌的高溫增韌環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)。(6)根據(jù)需要，該復(fù)相增韌的復(fù)合材料層合板可以具有一定的曲度或彎角。實(shí)施例3 “離位”增韌雙馬來(lái)酰亞胺(BMI)基RTM成型復(fù)合材料空心工字梁結(jié)構(gòu)(1)熱塑性樹(shù)脂PAEK “離位”增韌的雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂(牌號(hào)為6421，北京航空材料研究院產(chǎn)品)，同實(shí)例1。(2)設(shè)計(jì)金屬網(wǎng)編織樹(shù)脂流動(dòng)分配器，表面層為100目細(xì)網(wǎng)眼織物，支撐層為厚度為0.5mm的粗網(wǎng)眼織物。分配器按照熱壓燒結(jié)并軋制平整化。參見(jiàn)實(shí)用新型專利“一種用于復(fù)合材料成型的金屬編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器”(申請(qǐng)?zhí)枮?01020597767. 4)。使用前，對(duì)所有樹(shù)脂流動(dòng)分配器反復(fù)進(jìn)行脫模劑處理，直至脫模劑溶入網(wǎng)眼而又不阻塞網(wǎng)眼為止。(3)空心工字梁的芯模(19，21)采用水溶性型芯制備，將相應(yīng)的金屬網(wǎng)編織流動(dòng)分配器22變形包裹在芯模21上，金屬網(wǎng)編織流動(dòng)分配器22細(xì)目網(wǎng)眼面朝外(參見(jiàn)圖3)。 分配器用膠帶簡(jiǎn)單固定。(4)先用隔離膜25、然后再用復(fù)合材料織物布20包裹水溶性芯模(19，21)并預(yù)定型(參見(jiàn)圖3)，其他所有空心工字梁結(jié)構(gòu)的預(yù)制工作按照RTM成型常規(guī)工藝執(zhí)行。(5)將空心工字梁預(yù)制件裝入RTM閉合模具，合模等。
(6)空心工字梁模具設(shè)計(jì)為端面24為注膠口(參見(jiàn)圖3，注膠方向指向見(jiàn)箭頭 24)。按照實(shí)例1中的注射溫度把6421樹(shù)脂以較高壓力(2MPa 3MPa)注入，而出口 17保持真空狀態(tài)(< 0. 09MPa)。由于空心工字梁芯模21表面的流動(dòng)分配器22，樹(shù)脂將優(yōu)先從芯模22四周流通，并分別向預(yù)制復(fù)合材料上面板18及預(yù)制復(fù)合材料下面板23輸運(yùn)樹(shù)脂， 最終完成充模。(7 )按照實(shí)例1的工序制度進(jìn)行固化，冷卻至室溫，開(kāi)模。根據(jù)水溶性型芯21的技術(shù)要求，用冷水溶解型芯，分離出金屬纖維編織樹(shù)脂流動(dòng)分配器22，得到“離位”增韌的RTM 成型高溫BMI樹(shù)脂基復(fù)合材料空心工字梁結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種閉合模內(nèi)置樹(shù)脂流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成方法，其特征是(1)樹(shù)脂流動(dòng)分配器的制備選擇與閉合模具材質(zhì)的剛度及硬度相適應(yīng)的金屬纖維， 分別編織樹(shù)脂流動(dòng)分配器的表面層和支撐層，并通過(guò)直接疊放或粘結(jié)或冷扎或熱壓燒結(jié)工藝將表面層和支撐層燒結(jié)在一起，制備成表面平整的樹(shù)脂流動(dòng)分配器；(2)選擇樹(shù)脂流動(dòng)分配器在閉合模具內(nèi)的放置位，當(dāng)纖維體積分?jǐn)?shù)>40%和< 80% 時(shí)，在模具內(nèi)腔面全部區(qū)域放置樹(shù)脂流動(dòng)分配器或按照模具內(nèi)腔面區(qū)域的形狀進(jìn)行分區(qū)域放置樹(shù)脂流動(dòng)分配器；(3)預(yù)成型樹(shù)脂流動(dòng)分配器按照所選擇樹(shù)脂流動(dòng)分配器在閉合模具內(nèi)的放置位置 的形狀，采用與模具內(nèi)腔面相同的工裝對(duì)樹(shù)脂流動(dòng)分配器施加壓力，加壓范圍為0. 20MPa 2. 5MPa，保持時(shí)間為IOmin 8h ；(4)放置樹(shù)脂流動(dòng)分配器在樹(shù)脂流動(dòng)分配器表面涂抹或刷涂與注射樹(shù)脂匹配的脫模齊U，按照所選定的位置，將預(yù)成型的樹(shù)脂流動(dòng)分配器與模具內(nèi)腔面貼合，樹(shù)脂流動(dòng)分配器的表面層與模具貼合，支撐層與預(yù)成型體貼合，并用密封條把樹(shù)脂流動(dòng)分配器的周邊密封；(5)樹(shù)脂傳遞模塑成型將樹(shù)脂注射口直接連通模具內(nèi)置的樹(shù)脂流動(dòng)分配器，樹(shù)脂出口設(shè)置在預(yù)成型體表面未鋪放樹(shù)脂流動(dòng)分配器的區(qū)域；根據(jù)注射樹(shù)脂的工藝特性進(jìn)行樹(shù)脂傳遞模塑成型，樹(shù)脂注射壓力范圍為0. 05MPa 3MPa ；(6)根據(jù)注射樹(shù)脂的工藝特性進(jìn)行固化；(7)對(duì)閉合模具進(jìn)行拆模，取出成型制件并對(duì)制件表面的樹(shù)脂流動(dòng)分配器進(jìn)行剝離拆除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉合模內(nèi)置樹(shù)脂流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成方法，其特征在于，所述的樹(shù)脂流動(dòng)分配器的金屬纖維編織網(wǎng)的材質(zhì)為金屬纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉合模內(nèi)置樹(shù)脂流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成方法，其特征在于，所述的樹(shù)脂流動(dòng)分配器內(nèi)為兩層以上的金屬網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中一層為表面層，其它層為支撐層，表面層的纖維直徑為0.02mm 0. 5mm,目數(shù)為20目 500目，厚度為0. 02mm Imm ；每個(gè)支撐層的纖維直徑為0. Imm 3mm，目數(shù)為10目 100目，厚度為0. 02mm 1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉合模內(nèi)置樹(shù)脂流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成方法，其特征在于，復(fù)合材料成型模具材質(zhì)為金屬材質(zhì)或復(fù)合材料材質(zhì)或陶瓷芯?；蚰举|(zhì)芯模。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉合模內(nèi)置樹(shù)脂流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成方法，其特征在于，所述的在樹(shù)脂流動(dòng)分配器和預(yù)成型體之間鋪墊隔離布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在樹(shù)脂流動(dòng)分配器和預(yù)成型件之間鋪墊隔離布，其特征在于，所述的隔離布材質(zhì)為玻璃纖維或四氟或滌綸或尼龍或腈綸；厚度為0. Olmm 0. 50mm ； 其織造形式為平紋布或緞紋布或斜紋布。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種用于樹(shù)脂基復(fù)合材料液態(tài)成型的新型模具技術(shù)，涉及一種閉合模內(nèi)置樹(shù)脂流動(dòng)分配器的復(fù)合材料液態(tài)成型方法。本發(fā)明是在閉合模具中的全部或部分模腔內(nèi)表面安置了可拆卸的多層金屬纖維編織網(wǎng)樹(shù)脂流動(dòng)分配器，以及利用這種特殊的剛性閉合模具實(shí)現(xiàn)的復(fù)合材料樹(shù)脂轉(zhuǎn)移模塑成型的技術(shù)。本發(fā)明技術(shù)的特色是集成發(fā)揮了剛性閉合模具液態(tài)成型高尺寸和形狀精度、高纖維體積分?jǐn)?shù)與半剛性模具真空袋液態(tài)成型制件尺寸大，樹(shù)脂快速流動(dòng)與快速浸漬等各自的特點(diǎn)，提供了大尺寸、高形狀和尺寸精度、高性能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件一種更先進(jìn)、更柔性、低成本的液態(tài)成型技術(shù)方案。
文檔編號(hào)B29C70/48GK102179942SQ20101058320
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者仝建峰, 劉剛, 唐邦銘, 安學(xué)鋒, 崔海超, 張代軍, 張堯州, 張晨乾, 李宏運(yùn), 益小蘇, 閆麗, 馬宏毅, 高軍鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院