一种夹层结构成型方法及夹层结构与流程

1.本发明涉及复合材料制造技术领域，尤其涉及一种夹层结构成型方法及夹层结构。


背景技术：

2.蜂窝夹层结构是复合材料的一种特殊类型。由于这种轻型结构材料具有较高的比刚度和比刚度，已在航空航天领域得到较为广泛地应用，适用于构件尺寸较大、刚度要求较高的部件的制造。但复合材料蜂窝夹层结构的蜂窝芯材对侧向压缩载荷的承载能力很弱，常规蜂窝夹层结构的蜂窝芯材的边缘倾角不大于30
°
。
3.现有技术中制造复合材料蜂窝夹层结构一般采用内外蒙皮共固化或先固化外蒙皮，再与芯材和内蒙皮共胶接的方法成型。在实际的工程应用中，对于飞机舱门等结构，由于结构空间限制，往往需要使用更大倾角和更高厚度的蜂窝夹层结构，以满足该结构的刚度要求。传统的成型方法无法满足要求，成型过程中由于热压罐内的固化压力，容易产生蜂窝滑移和边缘塌陷等问题。
4.因此，亟需一种夹层结构成型方法及夹层结构，以解决以上问题。


技术实现要素：

5.根据本发明的一个方面，目的在于提供一种夹层结构成型方法，该夹层结构成型方法能够解决常规固化方法无法满足大倾角、高厚度蜂窝夹层结构成型要求的问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种夹层结构成型方法，具体包括以下步骤：
8.s100、对蜂窝芯的侧部进行切割，形成斜坡区；
9.s200、在斜坡区铺设胶膜，形成第一胶膜层；
10.s300、在斜坡区铺设预浸料，形成第一预浸料层；
11.s400、进行稳定化处理，形成芯材；
12.s500、在芯材上下表面铺设胶膜，形成第二胶膜层；
13.s600、在芯材上下表面铺设预浸料，形成第二预浸料层；
14.s700、对第一预浸料层进行防收缩处理；
15.s800、进行固化处理。
16.可选地，在进行步骤s200之前，需要进行如下步骤：对加工好的蜂窝芯进行清洁和烘干。
17.可选地，在步骤s200中，第一胶膜层的尺寸大于斜坡区的尺寸，第一胶膜层能够翻折覆盖蜂窝芯上表面的一部分和下表面的一部分。
18.可选地，第一预浸料层包括相互连接的包覆端和自由端，包覆端覆盖第一胶膜层，并能够翻折覆盖蜂窝芯上表面的一部分和下表面的一部分，自由端向远离蜂窝芯的方向延伸。
19.可选地，包覆端翻折至蜂窝芯上表面的端部和第一胶膜层翻折至蜂窝芯上表面的端部齐平；包覆端翻折至蜂窝芯下表面的端部和第一胶膜层翻折至蜂窝芯下表面的端部齐平。
20.可选地，在步骤s700中，利用防收缩夹持装置对自由端进行夹持。
21.可选地，在步骤s300中，在斜坡区铺设一层预浸料，形成的第一预浸料层为单层结构。
22.可选地，在步骤s300中，在斜坡区铺设两层预浸料，形成的第一预浸料层为双层结构。
23.可选地，在步骤s600中，第二预浸料层覆盖第二胶膜层和第一预浸料层的一部分。
24.根据本发明的另一个方面，目的在于提供一种夹层结构，采用上述方案任一所述的夹层结构成型方法制造。
25.本发明的有益效果：
26.本发明提供的夹层结构成型方法，在蜂窝芯的侧部设置斜坡区，并通过铺设预浸料，形成第一预浸料层，提高斜坡区的刚度。在步骤s700中对第一预浸料层进行防收缩处理，能够有效防止固化处理过程中蜂窝滑移和塌陷问题。该夹层结构成型方法能够解决常规固化方法无法满足大倾角、高厚度蜂窝夹层结构成型要求的问题。
附图说明
27.图1是本发明实施例提供的夹层结构成型方法步骤图；
28.图2是本发明实施例提供的蜂窝芯的结构示意图；
29.图3是本发明实施例提供的芯材的结构示意图；
30.图4是本发明实施例提供的夹层结构的结构示意图。
31.图中：
32.100、蜂窝芯；110、斜坡区；
33.200、第一胶膜层；
34.300、第一预浸料层；310、包覆端；320、自由端；
35.400、第二胶膜层；
36.500、第二预浸料层；
37.600、防收缩夹持装置。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
39.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
42.图1示出本发明实施例提供的夹层结构成型方法步骤图，如图1所示，本实施例提供的夹层结构成型方法，具体包括以下步骤：
43.步骤s100、对蜂窝芯100的侧部进行切割，形成斜坡区110。
44.具体地，在步骤s100中，根据需要对蜂窝芯100的外形和侧部的倾角进行设计，如图2所示，并将蜂窝芯100铣切成形，在蜂窝芯100的两侧形成斜坡区110。
45.步骤s200、在斜坡区110铺设胶膜，形成第一胶膜层200。
46.具体地，在进行步骤s200之前，需要进行如下步骤：对加工好的蜂窝芯100进行清洁和干燥。
47.再为具体地，在步骤s200中，第一胶膜层200的尺寸大于斜坡区110的尺寸，第一胶膜层200能够翻折覆盖蜂窝芯100上表面的一部分和下表面的一部分。第一胶膜层200尺寸大于斜坡区110，能够保证完全覆盖斜坡区110，提高斜坡区110的刚度。
48.步骤s300、在斜坡区110铺设预浸料，形成第一预浸料层300。
49.具体地，该第一预浸料层300包括相互连接的包覆端310和自由端320，包覆端310覆盖第一胶膜层200，并能够翻折覆盖蜂窝芯100上表面的一部分和下表面的一部分，自由端320向远离蜂窝芯100的方向延伸。
50.再为具体地，该包覆端310翻折至蜂窝芯100上表面的端部和第一胶膜层200翻折至蜂窝芯100上表面的端部齐平；包覆端310翻折至蜂窝芯100下表面的端部和第一胶膜层200翻折至蜂窝芯100下表面的端部齐平。
51.更为具体地，在步骤s300中，根据结构形式需要，在斜坡区110铺设一层预浸料，形成的第一预浸料层300为单层结构。或根据结构形式需要，在斜坡区110铺设两层预浸料，形成的第一预浸料层300为双层结构，如图3所示。本实施例提供的第一预浸料层300为单层结构或双层结构，但是可以根据实际情况中的结构形式需要选择预浸料的层数，而非局限于本实施例中的情况。
52.步骤s400、进行稳定化处理，形成芯材，如图3所示。
53.具体地，在步骤s400中，稳定化处理的温度大约为180℃，压力大约为0.1mpa。将蜂窝芯100、第一胶膜层200以及第一预浸料层300形成的芯材放入设定好温度和压力的热压罐中进行稳定化处理，增强该芯材的稳定性。可根据工艺要求以及实际材料条件选择稳定化处理的温度和压力，而不局限于本实施例中提到的情况。
54.步骤s500、在芯材上下表面铺设胶膜，形成第二胶膜层400。
55.具体地，位于芯材上表面的第二胶膜层400覆盖芯材上表面和斜坡区110上的第一预浸料层300的上部和侧部；位于芯材下表面的第二胶膜层400覆盖芯材下表面和第一预浸料层300的下部，该第二胶膜层400延伸覆盖自由端320的一部分。
56.步骤s600、铺设预浸料，形成第二预浸料层500。
57.具体地，在步骤s600中，第二预浸料层500覆盖第二胶膜层400和第一预浸料层300的一部分。
58.再为具体地，该第二预浸料层500尺寸与第二胶膜层400一致，能够完全覆盖第二胶膜层400，自由端320的一部分伸出该第二预浸料层500，留有一定余量供后续进行防收缩处理。
59.步骤s700、对第一预浸料层300进行防收缩处理。
60.具体地，在步骤s700中，利用防收缩夹持装置600对自由端320进行夹持。通过该夹持作用防止后续固化过程中出现第一预浸料层300收缩，导致蜂窝滑移和塌陷的问题。该防收缩夹持装置600位于第二预浸料层500的外侧。
61.步骤s800、进行固化处理。
62.具体地，在步骤s800中，固化处理的温度大约为180℃，压力大约为0.3mpa。将铺设第二胶膜层400以及第二预浸料层500的芯材放置于真空袋中，并在温度为180℃，压力为0.3mpa的热压罐中进行固化处理。可根据工艺要求以及实际材料条件选择固化处理的温度和压力，而不局限于本实施例中提到的情况。
63.最终，待固化完成后，拆真空袋，取下防收缩夹持装置600，即得到本实施例提供的夹层结构，如图4所示。
64.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种夹层结构成型方法，其特征在于，具体包括以下步骤：s100、对蜂窝芯(100)的侧部进行切割，形成斜坡区(110)；s200、在斜坡区(110)铺设胶膜，形成第一胶膜层(200)；s300、在斜坡区(110)铺设预浸料，形成第一预浸料层(300)；s400、进行稳定化处理，形成芯材；s500、在芯材上下表面铺设胶膜，形成第二胶膜层(400)；s600、在芯材上下表面铺设预浸料，形成第二预浸料层(500)；s700、对第一预浸料层(300)进行防收缩处理；s800、进行固化处理。2.根据权利要求1所述的夹层结构成型方法，其特征在于，在进行步骤s200之前，需要进行如下步骤：对加工好的蜂窝芯(100)进行清洁和烘干。3.根据权利要求2所述的夹层结构成型方法，其特征在于，在步骤s200中，第一胶膜层(200)的尺寸大于斜坡区(110)的尺寸，第一胶膜层(200)能够翻折覆盖蜂窝芯(100)上表面的一部分和下表面的一部分。4.根据权利要求3所述的夹层结构成型方法，其特征在于，第一预浸料层(300)包括相互连接的包覆端(310)和自由端(320)，包覆端(310)覆盖第一胶膜层(200)，并能够翻折覆盖蜂窝芯(100)上表面的一部分和下表面的一部分，自由端(320)向远离蜂窝芯(100)的方向延伸。5.根据权利要求4所述的夹层结构成型方法，其特征在于，包覆端(310)翻折至蜂窝芯(100)上表面的端部和第一胶膜层(200)翻折至蜂窝芯(100)上表面的端部齐平；包覆端(310)翻折至蜂窝芯(100)下表面的端部和第一胶膜层(200)翻折至蜂窝芯(100)下表面的端部齐平。6.根据权利要求4所述的夹层结构成型方法，其特征在于，在步骤s700中，利用防收缩夹持装置(600)对自由端(320)进行夹持。7.根据权利要求1所述的夹层结构成型方法，其特征在于，在步骤s300中，在斜坡区(110)铺设一层预浸料，形成的第一预浸料层(300)为单层结构。8.根据权利要求1所述的夹层结构成型方法，在步骤s300中，在斜坡区(110)铺设两层预浸料，形成的第一预浸料层(300)为双层结构。9.根据权利要求1所述的夹层结构成型方法，在步骤s600中，第二预浸料层(500)覆盖第二胶膜层(400)和第一预浸料层(300)的一部分。10.一种夹层结构，其特征在于，采用权利要求1-9任一所述的夹层结构成型方法制造。

技术总结
本发明属于复合材料制造技术领域，公开了一种夹层结构成型方法及夹层结构，该夹层结构成型方法具体包括如下步骤：S100、对蜂窝芯的侧部进行切割，形成斜坡区；S200、在斜坡区铺设胶膜，形成第一胶膜层；S300、在斜坡区铺设预浸料，形成第一预浸料层；S400、进行稳定化处理，形成芯材；S500、在芯材上下表面铺设胶膜，形成第二胶膜层；S600、在芯材上下表面铺设预浸料，形成第二预浸料层；S700、对第一预浸料层进行防收缩处理；S800、进行固化处理。该夹层结构成型方法能够解决常规固化方法无法满足大倾角、高厚度蜂窝夹层结构成型要求的问题。高厚度蜂窝夹层结构成型要求的问题。高厚度蜂窝夹层结构成型要求的问题。


技术研发人员：贾云超 陈忠丽 陈超 田岚 徐东明 王明义
受保护的技术使用者：上海飞机制造有限公司
技术研发日：2022.03.04
技术公布日：2023/9/12