HSM工藝在機翼成型中的應用及其機翼的成型方法技術

本發明專利技術公開了HSM工藝在機翼成型中的應用及其機翼的成型方法，具體應用步驟為，根據機翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、纖維預浸布；用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹纖維預浸布；將所得預型好的制品，放入機翼模具合模蓋緊，對模具進行加熱，在加熱程序作用下進行高能膠HSM成型，同時纖維預浸布高溫固化，機翼成型完成；冷卻脫模開模取出機翼即可。制備得到輕質高強和光滑富有流線型的機翼制品，成本降低，可批量連續化生產，極大提高產能。

【技術實現步驟摘要】
HSM工藝在機翼成型中的應用及其機翼的成型方法
本專利技術涉及纖維復材成型領域，尤其涉及HSM工藝在機翼成型中的應用及其機翼的成型方法。
技術介紹
機翼的主要功用是產生升力，以支持飛機在空中飛行；同時也起一定的穩定和操縱作用，是飛機必不可少的部件。機翼是不對稱的，機翼頂部彎曲，而底部相對較平。根據流體力學的基本原理，流動慢的大氣壓強較大，而流動快的大氣壓強較小，這樣機翼下表面的壓強就比上表面的壓強高，換一句話說，就是大氣施加與機翼下表面的壓力(方向向上)比施加于機翼上表面的壓力(方向向下)大，二者的壓力差便形成了飛機的升力。目前傳統纖維復材機翼的成型方式有三種：第一種是手糊工藝，設備投入少，制品外觀優良，但也存在如下問題：1、溶劑揮發污染環境危害健康；2、纖維材料層間結合力不佳，制品強度不夠高；3、制程工序較長。第二種是樹脂傳遞模塑(ResinTransferMoulding,簡稱RTM)是將樹脂注入到閉合模具中浸潤增強材料并固化的工藝方法，克服了溶劑揮發對環境的影響，該工藝目前也存在問題：1、纖維材料層間結合力不佳，制品強度不夠高；2、需要模具和設備的投入。第三種是模壓成型工藝，該工藝可以很好的提高制品的層間結合力獲得高強度制品，不足之處是：1、在成型過程中需要中間加預型的芯材，通常采用巴沙木或者PU塊材；2、芯材的預型需要額外的投入增加工序和成本；3、PU塊芯材存在后加溫會收縮的問題，影響制品強度；4、制品外觀不良率較高。第四種是風管內充氣模壓成型，制品預型時包覆有風管，在模壓成型過程中對風管進行內充氣，從而使制品充滿模腔，樹脂固化后，開模獲得制品，該工藝存在一個難以克服的問題，由于風管會漏氣，存在2%-5%的不良品，另外制品的外觀的不良率也較高，需要通過修補的工藝來彌補，增加成本。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種HSM工藝在機翼成型中的應用及其輕質高強，光滑富有流線型的機翼成型方法，該成型方法可減少纖維材料的使用，降低成本，批量連續化生產。為實現上述目的，本專利技術提供HSM熱自膨脹成型工藝在機翼成型中的應用。進一步，方法為，裁切：根據機翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、纖維預浸布；卷制品預型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹纖維預浸布；入模成型：將所得預型好的制品，放入機翼模具合模蓋緊，對模具進行加熱使纖維預浸布高溫固化，在加熱程序作用下進行高能膠HSM成型，機翼成型完成；冷卻脫模：對成型好的模具進行冷卻操作，冷卻至合理溫度，開模取出機翼。進一步，所述芯材型高能膠是指在一定溫度范圍內啟動膨脹的熱固性膨脹復合片材，膨脹后起到芯材填充支撐，提高機翼強度的效果，啟動膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產生的壓力范圍0.1-20MPa；芯材型高能膠在啟動膨脹溫度下會體積膨脹，產生由里向外的壓力，由于外在模具的限制，會根據模具形狀固化成型。任選的，所述包覆型高能膠是指在一定溫度范圍內可以啟動膨脹的熱塑性膨脹復合片材，膨脹后起到填補間隙的效果，最終獲得光滑流線型的機翼外觀，啟動膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產生的壓力范圍0.1-20MPa；包覆型高能膠在啟動膨脹溫度下會體積膨脹，也會產生由里向外的壓力，維持高溫高壓的內部環境下，包覆型高能膠的熱塑性能，使其具有良好的流動性可以很好的填補芯材型高能膠邊緣的臺階間隙，致使最外層的纖維布整理受力均勻，獲得流線型的外觀。任選的，所述纖維預浸布是碳纖維預浸布或者玻璃纖維預浸布。進一步，所述入模成型步驟中模具加熱使預浸布高溫固化的溫度為100-240℃，時間為10-120min；確保樹脂完全固化，達到最佳的固化的力學性能。進一步，所述冷卻脫模步驟中，冷卻操作的降溫速率為10℃/min-50℃/min,冷卻至15-100℃。本專利技術的另一個方面，還提供一種機翼的成型方法，其特征在于，步驟為，裁切：根據機翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、纖維預浸布；卷制品預型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹纖維預浸布；入模成型：將所得預型好的制品，放入機翼模具合模蓋緊，對模具進行加熱使纖維預浸布高溫固化，在加熱程序作用下進行高能膠HSM成型，機翼成型完成；冷卻脫模：對成型好的模具進行冷卻操作，冷卻至合理溫度，開模取出機翼。進一步，所述芯材型高能膠是指在一定溫度范圍內可以啟動膨脹的熱固性膨脹復合片材，膨脹后起到芯材填充支撐，提高機翼強度的效果，啟動膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產生的壓力范圍0.1-20MPa；任選的，所述包覆型高能膠是指在一定溫度范圍內可以啟動膨脹的熱塑性膨脹復合片材，膨脹后起到填補間隙的效果，最終獲得光滑流線型的機翼外觀，啟動膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產生的壓力范圍0.1-20MPa；任選的，所述纖維預浸布是碳纖維預浸布或者玻璃纖維預浸布。進一步，所述入模成型步驟中，模具加熱使預浸布高溫固化的溫度為100-240℃，時間為10-120min。進一步，所述冷卻脫模步驟中，冷卻操作的降溫速率為10℃/min-50℃/min,冷卻至15-100℃。本專利技術還提供所述機翼的成型方法制備得到的機翼。本專利技術所述的HSM（HeadSelfMolding）熱自膨脹成型工藝，是指高能膠在膨脹溫度范圍內，受熱自身膨脹，在密閉模腔內產生壓力，由內到外作用于外層的纖維預浸料充滿整個模腔，固化定型。本專利技術的有益效果：1、提高纖維層間結合力（各層材料在高能膠膨脹力的作用下受到擠壓，結構更加密實，因此結合力更好，強度也提高）。獲得輕質高強的機翼制品。2、內部填充有高能膠材料，保障強度的同時，可以減少纖維材料的使用，從而降低成本。3、獲得光滑富有流線型的機翼。4、該工藝可以顯示批量連續化生產，極大提高產能。本專利技術創造性的使用兩種不同功能的高能膠，在芯材高能膠外部又包裹了包覆型的高能膠，獲得飽滿流暢的機翼外觀。現有技術都是使用一種高能膠，例如多層高能膠疊加作為芯材，在膨脹后，各層邊緣會有難以克服的臺階痕跡，最終造成機翼外觀不夠流暢，影響使用效果。本專利技術所述的兩種高能膠；其中芯材型高能膠是熱固性膨脹復合片材，比如廈門市豪爾新材料股份有限公司生產的HR-320、HR-312-W、HR-318、HR-330；包覆型高能膠是熱塑性膨脹復合片材，比如廈門市豪爾新材料股份有限公司生產的HR-313。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。實施例中未注明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。所述方法步驟為：裁切：根據機翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、纖維預浸布；卷制品預型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹纖維預浸布；入模成型：將所得預型好的制品，放入機翼模具合模蓋緊，對模具進行加熱，在加熱程序作用下進行高能膠本文檔來自技高網...

【技術保護點】
HSM熱自膨脹成型工藝在機翼成型中的應用。

【技術特征摘要】
1.HSM熱自膨脹成型工藝在機翼成型中的應用。2.權利要求1所述的HSM工藝在機翼成型中的應用，其特征在于，方法為，裁切：根據機翼形狀尺寸裁切芯材型高能膠、包覆型高能膠、纖維預浸布；卷制品預型：用包覆型高能膠包裹芯材型高能膠，然后在其外包裹纖維預浸布；入模成型：將所得預型好的制品，放入機翼模具合模蓋緊，對模具進行加熱使纖維預浸布高溫固化，在加熱程序作用下進行高能膠HSM成型，機翼成型完成；冷卻脫模：對成型好的模具進行冷卻操作，冷卻至合理溫度，開模取出機翼。3.權利要求2所述的HSM工藝在機翼成型中的應用，其特征在于，所述芯材型高能膠是指在一定溫度范圍內啟動膨脹的熱固性膨脹復合片材，膨脹后起到芯材填充支撐，提高機翼強度的效果，啟動膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產生的壓力范圍0.1-20MPa；任選的，所述包覆型高能膠是指在一定溫度范圍內可以啟動膨脹的熱塑性膨脹復合片材，膨脹后起到填補間隙的效果，最終獲得光滑流線型的機翼外觀，啟動膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產生的壓力范圍0.1-20MPa；任選的，所述纖維預浸布是碳纖維預浸布或者玻璃纖維預浸布。4.權利要求2所述的HSM工藝在機翼成型中的應用，其特征在于，所述入模成型步驟中模具加熱使預浸布高溫固化，其加熱溫度為100-240℃，時間為10-120min。5.權利要求2所述的HSM工藝在機翼成型中的應用，其特征在于，所述冷卻脫模步驟中，冷卻操作的降溫速率為10℃/min-50℃/...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡錦云，李步龍，謝容泉，李衛平，
申請(專利權)人：廈門市豪爾新材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：福建,35