專利名稱：空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料與金屬材料相比，具有更高的比強(qiáng)度和比剛度。現(xiàn)有的點(diǎn)陣夾芯板結(jié)構(gòu) 使用的材料絕大多數(shù)都是金屬材料，復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板與傳統(tǒng)金屬點(diǎn)陣夾芯板相比較具 有更高的比強(qiáng)度、比剛度，且具有更強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性。對(duì)于以往的四面體型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，當(dāng)點(diǎn)陣 結(jié)構(gòu)密度較低時(shí)，桿件易發(fā)生屈曲而使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度迅速下降，而相同密度的空心桿件其轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量更大，所以抵抗屈曲變形的能力比實(shí)心高出很多。金屬材料體系下，空心圓管四面體 型點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)采用的是沖壓折疊制備工藝，空心圓管四面體型夾芯是一種新構(gòu)型，現(xiàn)有 的制備工藝無法適用于空心圓管四面體構(gòu)型的復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的制備工藝無法適用于空心圓管四面體構(gòu)型的復(fù) 合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備的問題，進(jìn)而提供一種空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板 的制備方法。本發(fā)明的空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法的步驟為步驟一剛性模具制備及模具處理剛性模具制備剛性模具由多個(gè)單體和兩個(gè)邊板構(gòu)成，每個(gè)單體的橫截面形狀為 梯形，每個(gè)邊板的橫截面形狀為直角梯形；在每個(gè)單體的一個(gè)斜面上加工多對(duì)沿該斜面寬 度方向貫通的第一半圓形通孔，每對(duì)第一半圓形通孔呈八字形設(shè)置，在每個(gè)單體的另一個(gè) 斜面上位于每對(duì)第一半圓形通孔的中間位置上加工一個(gè)沿該斜面寬度方向貫通的第二半 圓形通孔，將多個(gè)單體一正一倒相間平鋪設(shè)置構(gòu)成平板狀，相鄰兩個(gè)單體上的相對(duì)應(yīng)的多 對(duì)第一半圓形通孔一一對(duì)應(yīng)并組合構(gòu)成多對(duì)第一圓形通孔，呈平板狀設(shè)置的多個(gè)單體的兩 側(cè)各設(shè)置有一個(gè)邊板，在每個(gè)邊板的斜面上與其相鄰單體的多個(gè)第二半圓形通孔相對(duì)應(yīng)位 置處加工多個(gè)第三半圓形通孔，由邊板上的多個(gè)第三半圓形通孔與相鄰單體上的多個(gè)第二 半圓形通孔一一對(duì)應(yīng)組合構(gòu)成多個(gè)第二圓形通孔，第一圓形通孔與第二圓形通孔的孔徑相 等，邊板上的斜面與相鄰單體上的斜面相吻合，多個(gè)單體和兩個(gè)邊板可拆卸連接；模具處理模具由剛性模具和多個(gè)熱膨脹芯模構(gòu)成，用丙酮溶液清洗模具表面，然 后用脫模劑處理模具外表面；步驟二、固定剛性模具用夾具將剛性模具固定；步驟三、復(fù)合材料空心圓管預(yù)成型用預(yù)浸料或浸過樹脂的纖維束在熱膨脹芯模 的外壁上卷制預(yù)浸料或纏繞纖維束，形成纖維柱，將制作好的帶熱膨脹芯模的纖維柱塞進(jìn) 剛性組合模具的第一圓形通孔與第二圓形通孔內(nèi)；步驟四、鋪放面板在剛性組合模具的上下表面鋪放單向纖維預(yù)浸料，并在鋪設(shè)過 程中將剛性組合模具外側(cè)的纖維柱沿其軸向逐漸劈開，再將其預(yù)埋于剛性組合模具的上下表面的單向纖維預(yù)浸料之中；步驟五、剛性組合模具加溫加壓固化將鋪放好單向纖維預(yù)浸料的剛性組合模具 放在液壓機(jī)上加溫加壓固化，固化溫度為100 120°C，固化時(shí)間為1. 5 2小時(shí)，沿?zé)崤蛎?芯模的縱向加壓，壓力為0. 5-lMPa，纖維柱由于熱膨脹芯模受熱膨脹，使纖維柱的橫向壓力 達(dá)到 0. 5-lMPa ；步驟六、脫模拆下夾具，然后將剛性組合模具沿其寬度方向脫模，得到面板帶圓 孔的夾芯結(jié)構(gòu)；步驟七、面板帶圓孔的夾芯結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料面板粘接將步驟六所得的面板帶圓 孔的夾芯結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料面板粘接，即制得空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果本發(fā)明的制備方法實(shí)現(xiàn)了空心圓管四 面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備；另外，對(duì)纖維柱施加成型所需壓力，大大提高了該空 心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的力學(xué)性能，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度至少提高2倍。


圖1是制備本發(fā)明的空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的剛性組合模具 的立體圖，圖2是單體1的立體圖，圖3是邊板2的立體圖，圖4是帶熱膨脹芯模5的纖維 柱6的立體圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1-圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的空心圓管四面體 型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法的步驟為步驟一剛性模具制備及模具處理剛性模具制備剛性模具由多個(gè)單體1和兩個(gè)邊板2構(gòu)成，每個(gè)單體1的橫截面形 狀為梯形，每個(gè)邊板2的橫截面形狀為直角梯形；在每個(gè)單體1的一個(gè)斜面上加工多對(duì)沿該 斜面寬度方向貫通的第一半圓形通孔1-1，每對(duì)第一半圓形通孔1-1呈八字形設(shè)置，在每個(gè) 單體1的另一個(gè)斜面上位于每對(duì)第一半圓形通孔1-1的中間位置上加工一個(gè)沿該斜面寬度 方向貫通的第二半圓形通孔1-2，將多個(gè)單體1 一正一倒相間平鋪設(shè)置構(gòu)成平板狀，相鄰兩 個(gè)單體1上的相對(duì)應(yīng)的多對(duì)第一半圓形通孔1-1 一一對(duì)應(yīng)并組合構(gòu)成多對(duì)第一圓形通孔3， 呈平板狀設(shè)置的多個(gè)單體1的兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)邊板2，在每個(gè)邊板2的斜面上與其相鄰單 體1的多個(gè)第二半圓形通孔1-2相對(duì)應(yīng)位置處加工多個(gè)第三半圓形通孔2-1，由邊板2上的 多個(gè)第三半圓形通孔2-1與相鄰單體1上的多個(gè)第二半圓形通孔1-2 —一對(duì)應(yīng)組合構(gòu)成多 個(gè)第二圓形通孔4，第一圓形通孔3與第二圓形通孔4的孔徑相等，邊板2上的斜面與相鄰 單體1上的斜面相吻合，多個(gè)單體1和兩個(gè)邊板2可拆卸連接(所制備的模具精度高)；模具處理模具由剛性模具和多個(gè)熱膨脹芯模5構(gòu)成，用丙酮溶液清洗模具表面， 然后用脫模劑處理模具外表面；步驟二、固定剛性模具用夾具將剛性模具固定；步驟三、復(fù)合材料空心圓管預(yù)成型用預(yù)浸料或浸過樹脂的纖維束在熱膨脹芯模 5的外壁上卷制預(yù)浸料或纏繞纖維束，形成纖維柱6，將制作好的帶熱膨脹芯模5的纖維柱 6塞進(jìn)剛性組合模具的第一圓形通孔3與第二圓形通孔4內(nèi)；
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步驟四、鋪放面板在剛性組合模具的上下表面鋪放單向纖維預(yù)浸料(按照0 90°C鋪放)，并在鋪設(shè)過程中將剛性組合模具外側(cè)的纖維柱6沿其軸向逐漸劈開，再將其預(yù) 埋于剛性組合模具的上下表面的單向纖維預(yù)浸料之中；步驟五、剛性組合模具加溫加壓固化將鋪放好單向纖維預(yù)浸料的剛性組合模具 放在液壓機(jī)上加溫加壓固化，固化溫度為100 120°C，固化時(shí)間為1. 5 2小時(shí)，沿?zé)崤蛎?芯模5的縱向加壓，壓力為0. 5-lMPa，纖維柱6由于熱膨脹芯模5受熱膨脹，使纖維柱6的 橫向壓力達(dá)到0. 5-lMPa ；步驟六、脫模拆下夾具，然后將剛性組合模具沿其寬度方向脫模，得到面板帶圓 孔的夾芯結(jié)構(gòu)；步驟七、面板帶圓孔的夾芯結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料面板粘接將步驟六所得的面板帶圓 孔的夾芯結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料面板粘接，即制得空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板。本實(shí)施方式可以通過改變熱膨脹芯模5的外徑，來制備不同壁厚的空心圓管，從 而改變結(jié)構(gòu)的密度。本實(shí)施方式的步驟一中采用的脫模劑型號(hào)為XTEND818具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式的步驟一中的熱膨脹芯模5由聚甲基丙烯酰亞胺泡 沫制成。熱膨脹芯模5保留在面板帶圓孔的夾芯結(jié)構(gòu)中，這樣的結(jié)構(gòu)抗沖擊性能更提高，兼 備優(yōu)越的介電性能。其它方法步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式的步驟一中的熱膨脹芯模5由硅橡膠制成，步驟六 中剛性組合模具脫模后再將熱膨脹芯模5擠出。其它方法步驟與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式的步驟五中的固化溫度為105°C，固化時(shí)間為1. 8h， 縱向加壓壓力為0. 8MPa,纖維柱6承受的橫向壓力為0. SMPa0纖維柱6承載時(shí)不易劈裂， 可使這類夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能得到提高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度至少提高2倍。其它方法步驟與具體實(shí) 施方式一、二或三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式的步驟五中的固化溫度為115°C，固化時(shí)間為1. 5h， 縱向加壓壓力為0. 7MPa,纖維柱6承受的橫向壓力為0. 7MPa。纖維柱6承載時(shí)不易劈裂， 可使這類夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能得到提高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度至少提高2倍。其它方法步驟與具體實(shí) 施方式一、二或三相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式的步驟五中的固化溫度為110°C，固化時(shí)間為1. 6h， 縱向加壓壓力為IMPa，纖維柱6承受的橫向壓力為IMPa。纖維柱6承載時(shí)不易劈裂，可使 這類夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能得到提高，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度至少提高2倍。其它方法步驟與具體實(shí)施方 式一、二或三相同。
權(quán)利要求
一種空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法，其特征在于制備方法的步驟為步驟一剛性模具制備及模具處理剛性模具制備剛性模具由多個(gè)單體(1)和兩個(gè)邊板(2)構(gòu)成，每個(gè)單體(1)的橫截面形狀為梯形，每個(gè)邊板(2)的橫截面形狀為直角梯形；在每個(gè)單體(1)的一個(gè)斜面上加工多對(duì)沿該斜面寬度方向貫通的第一半圓形通孔(1 1)，每對(duì)第一半圓形通孔(1 1)呈八字形設(shè)置，在每個(gè)單體(1)的另一個(gè)斜面上位于每對(duì)第一半圓形通孔(1 1)的中間位置上加工一個(gè)沿該斜面寬度方向貫通的第二半圓形通孔(1 2)，將多個(gè)單體(1)一正一倒相間平鋪設(shè)置構(gòu)成平板狀，相鄰兩個(gè)單體(1)上的相對(duì)應(yīng)的多對(duì)第一半圓形通孔(1 1)一一對(duì)應(yīng)并組合構(gòu)成多對(duì)第一圓形通孔(3)，呈平板狀設(shè)置的多個(gè)單體(1)的兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)邊板(2)，在每個(gè)邊板(2)的斜面上與其相鄰單體(1)的多個(gè)第二半圓形通孔(1 2)相對(duì)應(yīng)位置處加工多個(gè)第三半圓形通孔(2 1)，由邊板(2)上的多個(gè)第三半圓形通孔(2 1)與相鄰單體(1)上的多個(gè)第二半圓形通孔(1 2)一一對(duì)應(yīng)組合構(gòu)成多個(gè)第二圓形通孔(4)，第一圓形通孔(3)與第二圓形通孔(4)的孔徑相等，邊板(2)上的斜面與相鄰單體(1)上的斜面相吻合，多個(gè)單體(1)和兩個(gè)邊板(2)可拆卸連接；模具處理模具由剛性模具和多個(gè)熱膨脹芯模(5)構(gòu)成，用丙酮溶液清洗模具表面，然后用脫模劑處理模具外表面；步驟二、固定剛性模具用夾具將剛性模具固定；步驟三、復(fù)合材料空心圓管預(yù)成型用預(yù)浸料或浸過樹脂的纖維束在熱膨脹芯模(5)的外壁上卷制預(yù)浸料或纏繞纖維束，形成纖維柱(6)，將制作好的帶熱膨脹芯模(5)的纖維柱(6)塞進(jìn)剛性組合模具的第一圓形通孔(3)與第二圓形通孔(4)內(nèi)；步驟四、鋪放面板在剛性組合模具的上下表面鋪放單向纖維預(yù)浸料，并在鋪設(shè)過程中將剛性組合模具外側(cè)的纖維柱(6)沿其軸向逐漸劈開，再將其預(yù)埋于剛性組合模具的上下表面的單向纖維預(yù)浸料之中；步驟五、剛性組合模具加溫加壓固化將鋪放好單向纖維預(yù)浸料的剛性組合模具放在液壓機(jī)上加溫加壓固化，固化溫度為100～120℃，固化時(shí)間為1.5～2小時(shí)，沿?zé)崤蛎浶灸?5)的縱向加壓，壓力為0.5 1MPa，纖維柱(6)由于熱膨脹芯模(5)受熱膨脹，使纖維柱(6)的橫向壓力達(dá)到0.5 1MPa；步驟六、脫模拆下夾具，然后將剛性組合模具沿其寬度方向脫模，得到面板帶圓孔的夾芯結(jié)構(gòu)；步驟七、面板帶圓孔的夾芯結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料面板粘接將步驟六所得的面板帶圓孔的夾芯結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料面板粘接，即制得空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法，其特 征在于所述步驟一中的熱膨脹芯模(5)由聚甲基丙烯酰亞胺泡沫制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法，其特 征在于所述步驟一中的熱膨脹芯模(5)由硅橡膠制成，步驟六中剛性組合模具脫模后再 將熱膨脹芯模(5)擠出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備 方法，其特征在于所述步驟五中的固化溫度為105°C，固化時(shí)間為1.8h，縱向加壓壓力為`0. 8MPa，纖維柱(6)承受的橫向壓力為0. 8MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備 方法，其特征在于所述步驟五中的固化溫度為115°C，固化時(shí)間為`1.5h，縱向加壓壓力為 0. 7MPa，纖維柱(6)承受的橫向壓力為0. 7MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備 方法，其特征在于所述步驟五中的固化溫度為110°C，固化時(shí)間為`1.6h，縱向加壓壓力為 IMPa，纖維柱(6)承受的橫向壓力為IMPa。
全文摘要
空心圓管四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備方法，它涉及一種四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板及其制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的制備工藝無法適用于空心圓管四面體構(gòu)型的復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板的制備的問題。本發(fā)明的制備方法步驟為模具制備及處理；復(fù)合材料空心圓管預(yù)成型用預(yù)浸料或浸過樹脂的纖維束在熱膨脹芯模外壁上卷制預(yù)浸料或纏繞纖維束，將制作好的帶熱膨脹芯模的纖維柱塞進(jìn)剛性組合模具的安裝孔內(nèi)；在剛性組合模具的上下表面鋪放單向纖維預(yù)浸料，將剛性組合模具外側(cè)的纖維柱劈開，再將其預(yù)埋在單向纖維預(yù)浸料中；剛性組合模具加溫加壓固化；脫模；面板帶圓孔的夾芯結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料面板粘接。本發(fā)明用于制備四面體型全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯板。
文檔編號(hào)B29C70/34GK101890813SQ20101022111
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者吳林志, 張國旗, 殷莎, 馬力 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)