一种采用二次胶接工艺制造复合材料胶接结构的方法

摘要

本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种采用二次胶接工艺制造复合材料胶接结构的方法。该方法的特征在于，复合材料胶接结构的结构单元非独立固化，而是借助隔离体以整体组合方式进行同时固化。本发明提出了一种采用二次胶接工艺制造复合材料胶接结构的方法，该方法设计合理，简单易行，能够有效提升复合材料胶接结构胶接面的制造质量，对于复合材料胶接结构的制造具有一定的工程应用参考价值。

说明书

技术领域：本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种采用二次胶接工艺制造复合材料胶接结构的方法。

背景技术：目前复合材料胶接结构已获得广泛应用，作为结构整体化实现的重要途径，其在复合材料应用领域占据重要地位。

二次胶接工艺是制造复合材料胶接结构的重要方法，其传统做法是先在结构单元的模具上分别独立固化蒙皮、筋条、肋等结构单元，然后将上述已固化完成的结构单元通过胶接的方式进行粘接，实现了将数个结构单元的有效相连，满足了复合材料胶接结构对于服役功能的总体需求。

然而，上述二次胶接工艺的传统做法存在技术弊端，其采用胶膜直接将已独立固化的结构单元以“硬配合”的方式进行固化胶接，因现有模具制造水平的限制，结构单元在胶接结构区域的配合精度较差，胶接过程中胶膜已无法通过适度的树脂流动来修正这种精度公差，从而造成胶接面的质量问题，特别是对于结构单元众多、胶接区域结构形式复杂、胶接面积相对较大的复合材料胶接结构，这种问题尤为突出。

随着复合材料整体化发展，复合材料胶接结构愈来愈复杂，复合材料胶接结构胶甚至同时兼具结构单元众多、胶接区域结构形式复杂、胶接面积相对较大等结构特征，二次胶接工艺的传统做法显然已无满足此类复合材料胶接结构的制造技术需求，因此针对二次胶接工艺的传统做法进行技术优化就成为制造此类复合材料胶接结构所无法回避的问题。

发明内容

本发明目的：针对传统二次胶接工艺在制备复合材料胶接结构时，因结构单元在胶接结构区域配合精度较差，容易造成的胶接面的质量问题，提出一种采用二次胶接工艺制造复合材料胶接结构的新方法。

本发明技术方案：(1)借助模具工装，依据设计结构，采用预浸料铺贴制造整体复合材料胶接结构坯体，其中胶膜以隔离体替代，隔离体厚度H_隔、胶膜厚度H_胶与胶膜载体厚度H_载满足H_载﹤H_隔﹤H_胶关系；(2)采用密封胶条封挡坯体边缘，铺放工艺辅料，真空封装并执行预浸料固化工艺进行固化；(3)待固化结束，开模，取出隔离体，将整体复合材料胶接结构沿隔离体拆卸为数个已固化的结构单元或其与芯模的组合体；(4)按照设计结构，借助定位工装，将已固化的结构单元或其与芯模的组合体用胶膜进行组合；(5)采用密封胶条封挡胶膜边缘，铺放工艺辅料，真空封装并执行胶膜固化工艺进行固化；(6)待固化结束，开模并经切割、修整得到复合材料胶接结构。

所述的胶膜为树脂/载体复合胶膜，树脂主体材质包含环氧树脂、双马树脂、聚酰亚胺树脂以及氰酸脂树脂中的一种或几种树脂的混合，载体主体材质为尼龙，结构形式为织物或无纺布。

所述的隔离体主体材质为聚四氟乙烯，结构形式为连续性膜或织物。

所述的H_隔﹤0.3mm，所述的H_胶﹤0.5mm，所述的H_载﹤0.3mm。

本发明具有的优点和有益效果：针对复合材料胶接结构，尤其是兼具结构单元众多、胶接区域结构形式复杂、胶接面积相对较大的复合材料胶接结构在制造时，因独立固化的结构单元在胶接区域的配合精度较差容易造成胶接面的内部质量问题，本发明的方法首先以隔离体替代胶膜进行各结构单元的整体组合方式同时固化，结构单元在整体组合固化的过程中形成了具有H_隔间隙高度互配的胶接结构区域，当将已固化的众结构单元采用胶膜进行胶接时，因隔离体厚度H_隔、胶膜厚度H_胶与胶膜载体厚度H_载满足H_载﹤H_隔﹤H_胶关系，成型压力可以有效排除适量的胶膜树脂，重新使众结构单元在H_隔间隙附近时形成完全互配的胶接区域，从而保证了胶接面的内部质量。另外需要说明的是，本发明的工艺方法采用的隔离体主体材质聚四氟乙烯为强脱模材料，而连续性膜或织物为具有强隔离效果的结构形式，非常便于组合固化的结构单元或其与芯模组合体的拆卸，可操作性非常强。总之，本发明的工艺方法设计合理，简单易行，能够有效提升复合材料胶接结构胶接面的制造质量，具有一定的工程应用参考价值。本发明的复合材料胶接结构的结构单元非独立固化，而是借助隔离体以整体组合方式进行同时固化。本发明提出了一种采用二次胶接工艺制造复合材料胶接结构的方法，该方法设计合理，简单易行，能够有效提升复合材料胶接结构胶接面的制造质量，对于复合材料胶接结构的制造具有一定的工程应用参考价值。

附图说明

图1是本发明实施例中帽型加筋复合材料胶接结构的结构示意图。

具体实施方式

一种采用二次胶接工艺制造复合材料胶接结构的方法，其实施过程至少包括如下步骤：(1)借助模具工装，依据设计结构，采用预浸料铺贴制造整体复合材料胶接结构坯体，其中胶膜以隔离体替代，隔离体主体材质为聚四氟乙烯，结构形式为连续性膜或织物，隔离体厚度H_隔、胶膜厚度H_胶与胶膜载体厚度H_载满足H_载﹤H_隔﹤H_胶关系，其中H_隔﹤0.3mm，H_胶﹤0.5mm，H_载﹤0.3mm；(2)采用密封胶条封挡坯体边缘，铺放工艺辅料，真空封装并执行预浸料固化工艺进行固化；(3)待固化结束，开模，取出隔离体，将整体复合材料胶接结构沿隔离体拆卸为数个已固化的结构单元或其与芯模的组合体；(4)按照设计结构，借助定位工装，将已固化的结构单元或其与芯模的组合体用设计胶膜重新进行组合；(5)采用密封胶条封挡胶膜边缘，铺放工艺辅料，真空封装并执行胶膜固化工艺进行固化；(6)待固化结束，开模并经切割、修整得到复合材料胶接结构。

实施例：采用二次胶接工艺制造CCF300/5228A帽型加筋复合材料胶接结构，胶膜为SY-24环氧/尼龙复合胶膜，胶膜厚度H_胶＝0.2mm，尼龙织物载体厚度H_载＝0.1mm，帽型加筋复合材料胶接结构示意见图1。

实施过程如下：(1)借助模具工装，采用CCF300/5228A预浸料铺贴制造整体帽型加筋复合材料胶接结构的坯体，其中SY-24环氧/尼龙复合胶膜以隔离体替代，隔离体材质为聚四氟乙烯织物，其厚度H_隔＝0.15mm；(2)采用密封胶条封挡坯体边缘，铺放脱模布等工艺辅料，真空封装并执行CCF300/5228A预浸料的固化工艺，CCF300/5228A预浸料固化工艺如下：室温下抽真空至-0.095MPa以下，以2℃/min的速率升温，在70℃加压0.6MPa，升温至130℃时保温30min，升温至185℃后保温180min，以2℃/min的速率降温至60℃以下；(3)待固化结束，开模，取出隔离体聚四氟乙烯织物，将帽型加筋复合材料胶接结构沿隔离体聚四氟乙烯织物拆卸为已固化的结构单元，包括底板1、帽型筋2、R区4以及U型加强片5；(4)按照设计结构，借助定位工装，将已固化的结构单元包括底板1、帽型筋2、R区4以及U型加强片5用SY-24环氧/尼龙复合胶膜重新进行组合；(5)采用密封胶条封挡SY-24环氧/尼龙复合胶膜边缘，铺放脱模布等工艺辅料，真空封装并执行SY-24环氧/尼龙复合胶膜的固化工艺进行胶接固化，SY-24环氧/尼龙复合胶膜的固化工艺如下：室温下抽真空至-0.095MPa以下，直接加压0.6MPa，以2℃/min的速率升温，升温至125℃时保温120min，以2℃/min的速率降温至60℃以下；(6)待固化结束，开模并经切割、修整得到CCF300/5228A帽型加筋复合材料胶接结构。经包括超声波在内的各种方式质量检测，CCF300/5228A帽型加筋复合材料胶接结构质量良好。