本發(fā)明涉及復(fù)合材料成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種導(dǎo)氣板及制備方法和包含其的加筋壁板的固化成型方法。

背景技術(shù)：

非熱壓罐固化(non-autoclave或vacuum-bag-only-curable)，也叫熱壓罐外固化(out-of-autoclave)，最早于20世紀(jì)90年代提出，此后歐洲和美國投入了大量精力用于研究非熱壓罐固化預(yù)浸料復(fù)合材料技術(shù)。

相對(duì)于傳統(tǒng)的熱壓罐固化技術(shù)，非熱壓罐固化技術(shù)在降低成本以及工藝簡化方面具有明顯優(yōu)勢，非熱壓罐固化預(yù)浸料體系在烘箱內(nèi)即可加熱固化，大大節(jié)省了設(shè)備費(fèi)用；而且采用烘箱固化時(shí)，固化工藝制度簡單，只需要控制溫度和真空度水平(一般非熱壓罐固化預(yù)浸料固化過程中都采用滿真空)；烘箱的形狀和尺寸更容易按零件大小要求定制，適合大型零件整體化成型。因此，低成本的非熱壓罐固化預(yù)浸料復(fù)合材料技術(shù)在最近10年得到了快速發(fā)展。非熱壓罐固化技術(shù)是目前民機(jī)復(fù)合材料最具發(fā)展前景的低成本制造技術(shù)之一。

工藝的特殊性決定了材料的特殊性，非熱壓罐預(yù)浸料材料與傳統(tǒng)預(yù)浸料材料不同，一般屬于半浸漬狀態(tài)，即樹脂部分浸漬纖維，在加熱軟化后逐漸完全浸漬纖維并固化。

非熱壓罐預(yù)浸料固化技術(shù)中成型工藝的控制對(duì)于復(fù)合材料的成型質(zhì)量有很大影響，必須實(shí)現(xiàn)在一個(gè)大氣壓的工藝壓力下，降低復(fù)合材料的孔隙含量，控制好樹脂凝膠前空氣或揮發(fā)份的排除通道。

目前非熱壓罐預(yù)浸料固化工藝中常采用的布置透氣通道的方法是在層合板四周邊緣放置導(dǎo)氣絲或者導(dǎo)氣玻璃纖維布，使得預(yù)浸料間排除的氣體沿導(dǎo)氣絲或?qū)饫w維布排出，以獲得優(yōu)異的成型質(zhì)量。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)至少存在如下問題：

目前非熱壓罐預(yù)浸料成型技術(shù)中所采用的透氣通的設(shè)計(jì)方法包含兩種，一是在層合板四周每層預(yù)浸料邊緣放置導(dǎo)氣絲(如圖1(a)所示)，二是在鋪覆好的層合板四周放置玻璃纖維布(如圖1(b)所示)。該方法在成型復(fù)合材料層合板時(shí)效果顯著，也是目前非熱壓罐預(yù)浸料供應(yīng)商推薦的主要方法。而該方法的局限性在于僅適用于復(fù)合材料層合板的非熱壓罐預(yù)浸料成型，如蒙皮結(jié)構(gòu)。對(duì)于整體成型的加筋壁板結(jié)構(gòu)中，如t型、帽型及工字型等結(jié)構(gòu)，筋條處鋪層復(fù)雜，r角處易出現(xiàn)大量孔隙，影響結(jié)構(gòu)件力學(xué)性能。采用非熱壓罐預(yù)浸料技術(shù)整體成型加筋壁板結(jié)構(gòu)時(shí)，筋條處的通道設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)。如圖2(a)和圖2(b)所示的結(jié)構(gòu)中，預(yù)成型后的筋條與蒙皮整體固化時(shí)，位置a、b邊緣處難以設(shè)計(jì)類似的透氣通道。因?yàn)閷雍习逯車胖玫膶?dǎo)氣絲或?qū)獠ＡР级夹杳撃：蠹庸で羞吶コ?，而筋條處由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工深度難以控制，易對(duì)蒙皮造成損傷，因此難以加工切邊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種采用多孔硬質(zhì)多孔材料制成的導(dǎo)氣板及制備方法和包含其的加筋壁板的固化成型方法，能夠在加筋壁板整體成型后將硬質(zhì)多孔材料脫出，筋條邊緣無需加工切邊。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種加筋壁板導(dǎo)氣板的制備方法，包括：采用硬質(zhì)多孔材料制作毛坯導(dǎo)氣板，所述毛坯導(dǎo)氣板上設(shè)置有與筋條底面形狀相匹配的孔；在所述毛坯導(dǎo)氣板上打盲孔，得到導(dǎo)氣板。

進(jìn)一步，在所述毛坯導(dǎo)氣板上打盲孔的步驟包括：按照預(yù)設(shè)的打孔深度和打孔密度，在所述毛坯導(dǎo)氣板的上表面打盲孔。

進(jìn)一步，預(yù)設(shè)的打孔深度和預(yù)設(shè)的打孔密度設(shè)置預(yù)定盲孔參數(shù)，具有該預(yù)定盲孔參數(shù)的導(dǎo)氣板產(chǎn)生的縱向壓力不大于其的縱向承壓力。

進(jìn)一步，硬質(zhì)多孔材料采用泡沫金屬、硬質(zhì)開孔泡沫或使用3d打印制備的多開孔材料。

進(jìn)一步，導(dǎo)氣板上設(shè)置的多個(gè)盲孔的孔深度為導(dǎo)氣板厚度的3/5-4/5。

進(jìn)一步，導(dǎo)氣板上設(shè)置的多個(gè)盲孔的孔密度為25-64個(gè)/m²。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種利用上述任一種加筋壁板導(dǎo)氣板的制備方法制備的導(dǎo)氣板。

進(jìn)一步，導(dǎo)氣板上設(shè)置的多個(gè)盲孔的孔深度為導(dǎo)氣板厚度的3/5-4/5。

進(jìn)一步，導(dǎo)氣板上設(shè)置的多個(gè)盲孔的孔密度為25-64個(gè)/m²。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的又一方面，還提供一種加筋壁板的固化成型方法，固化成型方法包括：利用上述任一種導(dǎo)氣板制備方法制備導(dǎo)氣板；對(duì)導(dǎo)氣板涂抹脫模劑；將涂抹了脫模劑的導(dǎo)氣板放置于加筋壁板上，進(jìn)行真空封裝并加熱固化成型。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的又一方面，還提供一種具有曲率的加筋壁板的固化成型方法，該固化成型方法包括：利用上述任一種導(dǎo)氣板的制備方法制備導(dǎo)氣板；對(duì)導(dǎo)氣板進(jìn)行加熱，加熱溫度為50-60℃；對(duì)導(dǎo)氣板涂抹脫模劑；將涂抹了脫模劑的導(dǎo)氣板放置于加筋壁板上，進(jìn)行真空封裝并加熱固化成型。

進(jìn)一步，對(duì)導(dǎo)氣板涂抹脫模劑的步驟包括：在導(dǎo)氣板的上、下表面和與筋條接觸的部分涂抹脫模劑。

進(jìn)一步，在將涂抹了脫模劑的導(dǎo)氣板放置于加筋壁板上之前，還包括：按照預(yù)設(shè)的樹脂厚度，在導(dǎo)氣板的下表面固化一層樹脂。

本發(fā)明實(shí)施例采用多孔的硬質(zhì)多孔材料作為加筋壁板上筋條邊緣處的透氣通道，將采用硬質(zhì)多孔材料制備好的導(dǎo)氣板布置在筋條之間，通過連通筋條邊緣與外界透氣氈輔助材料實(shí)現(xiàn)透氣通道設(shè)計(jì)，加筋壁板整體成型后可將硬質(zhì)多孔材料脫出，筋條邊緣無需加工切邊。

附圖說明

圖1(a)是現(xiàn)有技術(shù)中使用導(dǎo)氣絲做透氣通道的層合板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1(b)是現(xiàn)有技術(shù)中使用導(dǎo)氣玻璃布做透氣通道的層合板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)是現(xiàn)有技術(shù)中t型筋條的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(b)是現(xiàn)有技術(shù)中帽型筋條的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的一種加筋壁板導(dǎo)氣板的制備方法的流程圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中具有導(dǎo)氣板的加筋壁板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中具有導(dǎo)氣板的加筋壁板的側(cè)視圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例一種加筋壁板的固化成型方法的流程圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例一種具有曲率的加筋壁板的固化成型方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。

圖3顯示了本發(fā)明實(shí)施例一的加筋壁板導(dǎo)氣板的制備方法的流程圖。

如圖3所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，加筋壁板導(dǎo)氣板的制備方法包括以下步驟s10和s11：

s10，采用硬質(zhì)多孔材料制作毛坯導(dǎo)氣板，毛坯導(dǎo)氣板上設(shè)置有與筋條底面形狀相匹配的孔。

其中，硬質(zhì)多孔材料可采用商用泡沫金屬、硬質(zhì)開孔泡沫或使用3d打印制備的多開孔材料等，例如：泡沫鎳、硬質(zhì)聚氨酯開孔泡沫等。

由于筋條本身形狀復(fù)雜，硬質(zhì)材料難以加工成筋條形狀，且最后脫模也很困難，易傷害成型制件，因此，將毛坯導(dǎo)氣板上的孔設(shè)置為與筋條底面形狀相匹配，能夠?qū)崿F(xiàn)脫模容易，不會(huì)傷害成型制件的技術(shù)效果。

本發(fā)明中采用的硬質(zhì)多孔材料需具有一定剛性，以對(duì)筋條鋪放起到一定的定位作用，同時(shí)，在一個(gè)大氣壓下，硬質(zhì)多孔材料不會(huì)塌陷。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，如圖4、圖5所示，層合板1上鋪設(shè)有多個(gè)筋條2，由于筋條2處的通道設(shè)計(jì)難以實(shí)現(xiàn)，如果在層合板周圍放置導(dǎo)氣絲或?qū)獠ＡР歼M(jìn)行透氣，而在固化成型脫模后，需將這些導(dǎo)氣絲或?qū)獠ＡР记羞吶コ?，但如果層合板上有筋條，則由于筋條處結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)加工切邊。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)多孔材料本身就具有許多細(xì)小的微孔，可以作為透氣通道的設(shè)計(jì)材料，因此，將硬質(zhì)多孔材料加工成圖4中的毛坯導(dǎo)氣板3的形狀，即毛坯導(dǎo)氣板3的形狀為層合板1上除去多個(gè)筋條2之外的部分。

s11，在毛坯導(dǎo)氣板上打盲孔，得到導(dǎo)氣板。

在通過步驟s10的方法制得毛坯導(dǎo)氣板之后，還需要在毛坯導(dǎo)氣板上打多個(gè)盲孔，這些盲孔的設(shè)置能夠使得筋條上的預(yù)浸料排出的氣體從導(dǎo)氣板上表面的盲孔中抽出，優(yōu)選地，這些上表面的盲孔通道越多越好。

可選地，盲孔的形狀可以是圓形、三角形或者多邊形各種形狀，本發(fā)明不以此為限。

具體地，步驟s11中在打盲孔時(shí)，需按照預(yù)設(shè)的打孔深度和打孔密度進(jìn)行打孔，預(yù)設(shè)的打孔深度和預(yù)設(shè)的打孔密度設(shè)置預(yù)定盲孔參數(shù)，具有該預(yù)定盲孔參數(shù)的導(dǎo)氣板產(chǎn)生的縱向壓力不大于其的縱向承壓力。以保證在打孔后，整個(gè)導(dǎo)氣板的縱向壓力能夠保證不超過其縱向承壓力，導(dǎo)氣板不會(huì)坍塌。

導(dǎo)氣板的縱向承壓與打孔深度、打孔密度的關(guān)系如下：

其中，pmax為導(dǎo)氣板材料允許承受的最大壓力。t為打孔深度。d為導(dǎo)氣板厚度。ρ為打孔密度，為單位面積上的孔數(shù)量。s為孔面積，在工藝允許條件下，孔面積越小越好。

優(yōu)選地，還可以是在硬質(zhì)多孔材料上表面均勻打孔，孔深度需確保毛坯導(dǎo)氣板的下表面完好，孔密度較小，以確保導(dǎo)氣板在固化成型過程中的縱向承壓。

本發(fā)明采用多孔的硬質(zhì)多孔材料作為加筋壁板上筋條邊緣處的透氣通道，將采用硬質(zhì)多孔材料制備好的導(dǎo)氣板布置在筋條之間，通過連通筋條邊緣與外界透氣氈輔助材料實(shí)現(xiàn)透氣通道設(shè)計(jì)，加筋壁板整體成型后可將硬質(zhì)多孔材料材料脫出，筋條邊緣無需加工切邊。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種按照上述制備方法制備的導(dǎo)氣板，導(dǎo)氣板上盲孔的孔深度為導(dǎo)氣板厚度的3/5-4/5?？酌芏葹?5-64個(gè)/m²，這樣的孔深度和孔密度能夠正好保證在打孔后，整個(gè)導(dǎo)氣板的縱向壓力能夠保證不超過其縱向承壓力，導(dǎo)氣板不會(huì)坍塌。孔密度可根據(jù)材料強(qiáng)度和工藝要求調(diào)整，在滿足壓力、孔密度和深度的關(guān)系下，增大孔密度和孔深度都有利于預(yù)浸料層間氣體的排出，而導(dǎo)氣板材料壓縮強(qiáng)度越大，筋條的緣條厚度也越大。

如圖6所示，一種加筋壁板的固化成型方法，包括：

s20，利用一種加筋壁板導(dǎo)氣板的制備方法制備導(dǎo)氣板。

s21，對(duì)導(dǎo)氣板涂抹脫模劑。

s22，將涂抹了脫模劑的導(dǎo)氣板放置于加筋壁板上，進(jìn)行真空封裝并加熱固化成型。

具體地，是在將制備好的導(dǎo)氣板放置在淺灰色區(qū)域后，再將整體試驗(yàn)件安裝好其他定位裝置等后進(jìn)行真空封裝，再加熱固化成型。

優(yōu)選地，對(duì)導(dǎo)氣板涂抹脫模劑的步驟包括：在導(dǎo)氣板的上、下表面和與筋條接觸的部分涂抹脫模劑，便于成型后脫模。

優(yōu)選地，如需下表面光潔，在將涂抹了脫模劑的導(dǎo)氣板放置于加筋壁板上之前，還包括：按照預(yù)設(shè)的樹脂厚度，在導(dǎo)氣板的下表面固化一層樹脂，進(jìn)一步優(yōu)選地，只需是一層薄樹脂即可，不會(huì)增加導(dǎo)氣板厚度，而影響工藝。

進(jìn)一步地，由于導(dǎo)氣板具有一定的柔度，在成型曲率壁板時(shí)，可將加工打孔后的導(dǎo)氣板加熱變形成制件曲率，再完成預(yù)浸料鋪貼固化成型。這種導(dǎo)氣板可用于大曲率加筋壁板的固化成型中。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種具有曲率的加筋壁板的固化成型方法，如圖7所示，該固化成型方法包括：

s30，利用一種導(dǎo)氣板的制備方法制備導(dǎo)氣板。

s31，對(duì)導(dǎo)氣板進(jìn)行加熱，加熱溫度為50-60℃。

s32，對(duì)導(dǎo)氣板涂抹脫模劑。

s33，將涂抹了脫模劑的導(dǎo)氣板放置于加筋壁板上，進(jìn)行真空封裝并加熱固化成型。

其中，對(duì)導(dǎo)氣板進(jìn)行加熱的步驟包括：

將導(dǎo)氣板固定在與筋條壁板制件曲率半徑一致的硬質(zhì)模具上，導(dǎo)氣板上表面施加真空壓力進(jìn)行定型，預(yù)加熱可在固化爐中進(jìn)行預(yù)加熱定型。

本發(fā)明實(shí)施例是針對(duì)適用于大曲率加筋壁板的導(dǎo)氣板與其共同固化的情況，通過對(duì)導(dǎo)氣板進(jìn)行預(yù)先加熱使其定型，從而預(yù)先使導(dǎo)氣板具有一定曲率，有利于大曲率蒙皮與筋條共同固化成型。

本發(fā)明上述實(shí)施例中詳述的導(dǎo)氣板可以用于非熱壓罐預(yù)浸料成型技術(shù)中，也可以用于其他的需要導(dǎo)氣，但由于筋條等類似部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜使得導(dǎo)氣絲和導(dǎo)氣玻璃布無法使用的技術(shù)領(lǐng)域，例如熱壓罐工藝在筋條和蒙皮共固化成型時(shí)的導(dǎo)氣通道布置，熱壓罐工藝“干蒙皮+濕長桁”或“濕蒙皮+干長桁”成型時(shí)定位板和導(dǎo)氣通道。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。