技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及復(fù)合材料成型工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣壓脈沖式加壓復(fù)合材料制造方法。

背景技術(shù)：
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目前，碳纖維復(fù)合材料的工藝有很多，熱壓罐是最主要的工作法之一，傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝在制造工件時，是使用袋膜3對工件2進行密封后，需通過抽真空口6進行抽真空，然后放入熱壓罐中進行加壓，同時通過加壓口5對罐內(nèi)進行加溫，風(fēng)扇7帶動空氣流動，通過空氣的熱傳導(dǎo)使模具升溫，但在傳統(tǒng)工藝中壓力值受熱壓罐體耐壓的影響通常只能達到6kg/cm²，且傳統(tǒng)工藝中對袋膜3的密封度要求十分嚴格，袋膜端部設(shè)置有密封條4，否則高壓氣會串入工件中制成工件報廢，在加溫時，需要足夠的時間，因為對模具1的加溫是通過空氣進行傳導(dǎo)的，所以傳熱很慢，同時降溫也一樣慢，如圖1和圖2中可以看出。且如果真空袋密封不佳會造成高壓氣串入工件中，從抽真空口漏出，這是一個主要形成報廢的原因。

另一種常用的傳統(tǒng)內(nèi)壓法工藝，常規(guī)做法是：隨著溫度的上升，壓力是按照階梯進行加壓，使樹脂慢慢固化，直至完成產(chǎn)品的制造，在工藝過程中，蘊含在樹脂和纖維層間的氣泡，并沒有釋放，產(chǎn)品的孔隙率高，就只能報廢，造成了極大的浪費和效率損失，有時候產(chǎn)品中有的氣泡難以發(fā)現(xiàn)，對產(chǎn)品日后的使用還造成了安全隱患，尤其是航空零部件，會造成巨大的經(jīng)濟損失和安全事故。

因此，亟需研究一種氣壓脈沖式加壓復(fù)合材料制造方法，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種能夠大大的降低樹脂以及纖維層間孔隙率的氣壓脈沖式加壓復(fù)合材料制造方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種氣壓脈沖式加壓復(fù)合材料制造方法，具體步驟如下：

步驟一：對模具進行預(yù)處理，即在模具上涂好脫模劑；

步驟二：在模具上進行預(yù)浸料的鋪設(shè)；

步驟三：用袋膜對步驟二中鋪設(shè)的預(yù)浸料進行封閉；

步驟四：將模具上部的加壓蓋進行扣合，所述加壓蓋和模具之間形成加壓腔，所述預(yù)浸料置于所述加壓腔中；

步驟五：根據(jù)預(yù)浸料中樹脂體系的要求，對模具進行加溫處理，同時對加壓腔進行脈沖加壓處理，進而對模具加壓腔內(nèi)預(yù)浸料進行固化，制得成型工件。

在步驟五中，進行加溫處理時，在所述預(yù)浸料完全流化之后至其固化之前，對加壓腔進行脈沖加壓處理。

所述脈沖加壓的脈沖頻率為30～36次/每分鐘，脈沖低谷壓力為10.5±0.5公斤，脈沖峰值壓力為15±0.5公斤，當成形壓力要求變化時，可根據(jù)實際情況調(diào)整脈沖參數(shù)。

所述加壓蓋上設(shè)置有加壓口，在步驟四中，所述加壓口一端連接于加壓腔，其另一端連接于加壓蓋外部的高壓氣源。

所述模具上設(shè)置有自加溫裝置，在步驟五中，所述模具自動進行加溫和連接外部氣源進行加壓處理。

在步驟五中，將所述模具放入熱壓機中進行加溫加壓處理。

所述袋膜包括覆蓋部和延伸部，在步驟三中，所述覆蓋部完全覆蓋于所述預(yù)浸料，所述延伸部延伸至模具的外部。

所述延伸部和加壓蓋之間設(shè)置有密封條。

所述步驟四中，所述加壓蓋扣合后，所述加壓蓋和模具之間設(shè)置螺栓進行緊固。

本發(fā)明一種氣壓脈沖式加壓復(fù)合材料制造方法的有益效果：本發(fā)明工藝可以滿足高強度部件的制造要求，由于其工作壓力大于熱壓罐，可以獲得更加高質(zhì)量的產(chǎn)品，同時也能夠大幅度的降低碳纖維復(fù)合材料的制造工藝的成本，還可以大大的提高產(chǎn)品的成品率，提高產(chǎn)品的工作效率，制造工件的效率比傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝提高三倍以上，總成本僅為傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝的十分之一，將來無論在任何領(lǐng)域，極低的制造成本，極高的成品率和更加高的質(zhì)量，都將被各行各業(yè)和所接受，是未來最有希望的、最具有發(fā)展前景的制造工藝，同時本發(fā)明的脈沖加壓就像錘子一樣，在工件成型過程中，對工件進行錘壓，降低了樹脂以及纖維層間的孔隙率，是一種十分實用、有效，并能夠提高成品率的制造方法。

附圖說明：

圖1為傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝的熱壓罐內(nèi)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝的袋膜端部密封部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種氣壓脈沖式加壓復(fù)合材料制造方法中模具上扣合有加壓蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種氣壓脈沖式加壓復(fù)合材料制造方法中袋膜端部密封部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

1-模具，2-工件，3-袋膜，4-密封條，5-加壓口，6-抽真空口，7-風(fēng)扇，9-加壓蓋，10-加壓腔，11-螺栓，12-覆蓋部，13-延伸部。

具體實施方式：

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

本發(fā)明提供的一種氣壓脈沖式加壓復(fù)合材料制造方法，具體步驟如下：

步驟一：對模具1進行預(yù)處理，即在模具1上涂好脫模劑；

步驟二：在模具1上進行預(yù)浸料的鋪設(shè)；

步驟三：用袋膜3對步驟二中鋪設(shè)的預(yù)浸料進行封閉，且所述袋膜3包括覆蓋部12和延伸部13，所述覆蓋部12完全覆蓋于所述預(yù)浸料，所述延伸部13延伸至模具1的外部，即袋膜3的尺寸是大于模具工作面，并最好有部分袋膜漏出至模具1外部，以保證將預(yù)浸料完全覆蓋于袋膜3中，以免后續(xù)加壓作業(yè)時，高壓空氣串流到工件2中，導(dǎo)致工件2報廢，還可根據(jù)具體的需要，對袋膜3進行抽真空處理，所述預(yù)浸料是碳纖維復(fù)合材料與樹脂的結(jié)合，將其全部均勻浸潤，此成品可直接在市面上購買得到；

步驟四：如圖3所示，將模具1上部的加壓蓋9進行扣合，所示加壓蓋9為倒置的凹形結(jié)構(gòu)，所述加壓蓋9的凹槽和模具1之間形成加壓腔10，所述預(yù)浸料置于所述加壓腔10中，在所述加壓蓋9上設(shè)置有加壓口5，所述加壓口5一端連接于加壓腔10，其另一端連接于加壓蓋9外部的高壓氣源，通過高壓氣源可以對加壓腔10進行加壓，在扣合后的所述加壓蓋9和模具1之間設(shè)置螺栓11進行緊固；

設(shè)置的加壓蓋9是將模具1的工作面封閉起來，以便在后續(xù)進行加壓處理時，被加壓的是一個具有一定耐壓強度的結(jié)構(gòu)件；

步驟五：根據(jù)預(yù)浸料中樹脂體系的要求，對模具1進行加溫處理，同時對加壓腔進行脈沖加壓處理，進一步地，是進行加溫處理時，在所述預(yù)浸料完全流化之后至其固化之前，對加壓腔進行脈沖加壓處理，此頻率不宜過快，也不宜過慢，試驗驗證可得，所述脈沖加壓的脈沖頻率為30～36次/每分鐘為最佳，脈沖低谷壓力為10.5±0.5公斤，脈沖峰值壓力為15±0.5公斤，當成形壓力要求變化時，可根據(jù)實際情況調(diào)整脈沖參數(shù)，可以在所述模具1上設(shè)置有自加溫裝置，所述模具1自動進行加溫和連接外部氣源進行加壓處理，此時，可以扣合后的所述加壓蓋9和模具1之間設(shè)置螺栓11進行緊固，還可以將所述模具1放入熱壓機中進行加溫加壓處理，當放入熱壓機中的模具1為大型模具時，可以扣合后的所述加壓蓋9和模具1之間設(shè)置螺栓11進行緊固，小型模具則不需要，所施加的壓力可以根據(jù)工件的要求以及模具1的強度要求進行調(diào)整，最大可以調(diào)升到十五公斤壓力，進而對模具加壓腔10內(nèi)預(yù)浸料進行固化，制得成型工件，具體來說，可在模具1上自設(shè)的加壓裝置或者加壓機上設(shè)置一組電子氣壓閥，完成設(shè)備的改進，通過對電子氣壓閥的控制來進行泄壓和加壓操作，實現(xiàn)脈沖加壓處理，使得層間的氣泡隨著壓力有規(guī)律的增加或者降低，逐漸排出至空氣中，構(gòu)思新穎，改造費用底，性能可靠，極具有推廣價值。

如圖4所示，在所述延伸部13和加壓蓋9之間設(shè)置密封條4，這個有利于壓力保持，能夠使氣泵較少啟動，而在袋膜3和模具1之間則沒有密封條，有利于工件2中空氣的排出，在加壓時，可根據(jù)要求進行加壓，相比熱壓罐施加的壓力，可以更大，性能更強，作用范圍更廣，可以獲得更高質(zhì)量的產(chǎn)品。

本發(fā)明一種氣壓脈沖式加壓復(fù)合材料制造方法與傳統(tǒng)的熱壓罐加工工藝相比較：

一、工作效率

1.本發(fā)明中是直接對模具進行加溫，為直接加溫，受熱升溫更快，溫度控制更準，梯度升溫更精確，樹脂固化更有利，傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝中加熱罐由空氣進行對流傳導(dǎo)加熱，后者明顯加溫傳熱更慢一些，二者加溫方式不同，實踐證明，本發(fā)明的加溫只需傳統(tǒng)工藝1/3時間即可完成固化，1/10的時間即可冷卻，可提高工作效率4～5倍。

2.傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝中，對密封度有嚴格要求，一旦密封不良將造成高壓的空氣竄入材料當中，造成產(chǎn)品的報廢，在操作中須認真、仔細、反復(fù)檢查，確保密封度，因此需長時間操作，本發(fā)明卻無需考慮和進行密封操作，只要工件鋪設(shè)完后，進行蓋合即可，且所涉及的密封條為半永久的橡膠條，大大節(jié)約了成本及操作時間，比傳統(tǒng)工藝方法工作效率提高了三倍。

3.傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝受熱壓罐內(nèi)空間的限制，每次只能操作允許的數(shù)量模具，本發(fā)明則無需使用熱壓罐，可以同時進行多模同時生產(chǎn)，通過熱壓機加溫或模具自身升溫，熱效率非常高，成形后可以配合冷壓機進行快速降溫，大大的提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和縮短制造的工時。因此本發(fā)明將大大提升量產(chǎn)能力，從而大大提高人工效率。

二、成本對比

1.眾所周知，熱壓罐的價格十分昂貴，且使用次數(shù)也有嚴格的壽命限制，因此工件制造成本很高，一般國產(chǎn)的小熱壓罐也要幾百萬元，進口熱壓罐都在千萬以上，而本發(fā)明無需使用熱壓罐，只是增加一個模具的加壓蓋成本，制造成本只是傳統(tǒng)工藝的1/2。

2.在電量消耗成本方面，傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝是需對整個熱壓罐內(nèi)的空氣加溫后，進而使得模具升溫，加溫時間很長、耗電量更大，需消耗大量的電能，且其最后還要將熱壓罐中的所有熱空氣進行排出，能量損耗十分巨大，而本發(fā)明的工藝中，只需直接對模具進行加溫，功率損失減少了百分之九十五以上。

3.由于工作效率的提升，使得人工成本大大下降，是傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝的人工成本的1/4～1/10。

4.本發(fā)明制造的工件的成品率十分高，因為高性能復(fù)合材料的原料十分昂貴，如果出現(xiàn)廢品，損失將十分巨大，本發(fā)明工藝減少了次品率及報廢率的產(chǎn)生，大大的節(jié)約原材料，較傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝，次品率將下降五十倍以上。

三、產(chǎn)品質(zhì)量

本發(fā)明工藝的特點是可以承受更大的壓力，從而使工件內(nèi)部更加緊密，同時，孔隙率大大降低，工作壓力可以達到15kg/cm²，甚至更高，而傳統(tǒng)熱壓罐加工工藝，熱壓罐體耐壓限制下，只能加壓到6kg/cm²，可見本發(fā)明工藝中工作壓力是傳統(tǒng)工藝的2.5倍以上，這是熱壓罐無法實現(xiàn)的，因此，可制造出強度要求更加嚴格的主結(jié)構(gòu)件，比如直升機旋翼主梁，飛機機翼主梁等等。

綜上所述，本發(fā)明工藝既可以大幅度的降低碳纖維復(fù)合材料的制造工藝的成本，又可以大大的提高產(chǎn)品的成品率和質(zhì)量，降低制造成本，具有良好的發(fā)展前景和市場推廣性。

且本發(fā)明與傳統(tǒng)內(nèi)壓法工藝相比，進一步降低了樹脂以及纖維層間的孔隙率，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

最后應(yīng)該說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當中。