一种制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法及模具与流程

1.本发明属于复合材料成型技术领域，具体涉及一种制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法及模具。


背景技术：

2.在直升机生产制造中，为了研究缺陷对复合材料制件的性能，如：刚度、疲劳的影响，需要在预浸玻璃粗纱带所制试件中制作比较精准的缺陷，以此来确定积累缺陷对性能影响的数据，方便对后续零件生产的研究。但目前针对预浸玻璃粗纱带试件中缺陷的制作，其工艺刚处于摸索和模拟研究阶段，很难按要求精确控制复合材料预浸玻璃粗纱带试件内部的缺陷，进而妨碍精细化研究。


技术实现要素：

3.本发明的目的是：提供了一种能制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法及模具。本发明实现了预浸玻璃粗纱带试件中缺陷的精准控制。
4.本发明的技术方案是：一种制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法，按下述步骤进行：
5.a.在下模型腔内铺贴一层以上的平直预浸玻璃粗纱；
6.b.将平直预浸玻璃粗纱擀平排气后，在型腔型面外铺贴真空膜，并对型腔抽真空；
7.c.抽完真空后，将铺贴真空膜的下模放入固化炉对平直预浸玻璃粗纱进行预固化；
8.d.预固化完成后，扯去真空膜，并在预制缺陷位置放置使用预浸玻璃粗纱卷制的凸起物；
9.e.在放置有凸起物的平直预浸玻璃粗纱继续铺设预浸玻璃粗纱，直至达到试验件厚度要求；
10.f.将步骤e铺设的预浸玻璃粗纱擀平排气后合模并再次固化。
11.前述的制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法的步骤c中，预固化的参数如下：
12.升温速率：0.5～4℃/min，保温温度：80℃
±
5℃，保温时间：2～2.5小时，冷却方式：随炉空冷。
13.前述的制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法的步骤d中，凸起物的卷制过程如下：
14.使用预浸玻璃粗纱带卷制出褶皱缺陷的初步外形；将具有初步外形的褶皱缺陷进行固化；固化后精制褶皱缺陷使其达到尺寸要求。
15.前述的制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法中，精制采用钳修或磨削工艺进行。
16.前述的制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法中，对于大尺寸褶皱缺陷，精
制过程采用数控中心加工。
17.前述的制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法的步骤f中，固化的参数如下：
18.以接触压≤1.5mpa，不大于2℃/min的升温速率升至80℃
±
5℃保温30min
±
15min后，加压至6mpa
±
1mpa，继续升温至125
±
5℃，保温保压135
±
30min后，以≤2℃/min的降温速率至60℃以下卸压出模。
19.前述的制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法所用模具，包括上模和下模，下模上表面设有型腔，上、下模合模时上模底面能完全覆盖型腔。
20.前述的制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法所用模具中，处于型腔外围的下模上表面还分布有流胶槽。
21.前述的制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法所用模具中，所述的流胶槽与型腔外缘的距离不大于5mm。
22.本发明的优点是：本发明通过先对试验件进行预浸玻璃粗纱带一次铺设后预固化，得到具有一定硬度的基底，对卷制的凸起物进行支撑，该方法能够防止褶皱缺陷在制备时出现下陷的情况，有效提高了褶皱缺陷制备的精确度；此外，凸起物卷制时也经固化具有一定硬度；该方法能够有利于凸起物外形尺寸的精准加工，及防止凸起物发生变形，从而进一步确保了褶皱缺陷制备的精确度。同时，采用玻璃粗纱带对凸起物进行卷制，利用材料一致性原则使得所形成的褶皱缺陷与试验件形成统一整体，确保了褶皱缺陷的成型质量。通过上述步骤的协同配合，最终实现了褶皱缺陷制备的精准控制。
附图说明
23.图1是本发明制作的预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件结构示意图；
24.图2是本发明的模具结构示意图；
25.图3是下模的俯视图。
26.附图标记：1
‑
平直预浸玻璃粗纱，2
‑
凸起物，3
‑
上模，4
‑
下模，5
‑
流胶槽。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
28.实施例1。一种制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法，按下述步骤进行：
29.a.在下模型腔内铺贴一层以上的平直预浸玻璃粗纱1；
30.b.将平直预浸玻璃粗纱擀平排气后，在型腔型面外铺贴真空膜，并对型腔抽真空；
31.c.抽完真空后，将铺贴真空膜的下模放入固化炉对平直预浸玻璃粗纱1进行预固化；使用玻璃粗纱卷制，便于缺陷后期与试验件形成统一整体，赋予基底一定硬度，用于支撑凸起物，利于缺陷形成所需形状。
32.d.预固化完成后，扯去真空膜，并在预制缺陷位置放置使用预浸玻璃粗纱卷制的凸起物2；
33.e.在放置有凸起物2的平直预浸玻璃粗纱上继续铺设预浸玻璃粗纱，直至达到试验件厚度要求；
34.f.将步骤e铺设的预浸玻璃粗纱擀平排气后合模并再次固化；最终制得的预浸玻
璃粗纱带褶皱缺陷试验件如图1所示。
35.前述的步骤c中，预固化的参数如下：
36.升温速率：0.5～4℃/min，保温温度：80℃
±
5℃，保温时间：2～2.5小时，冷却方式：随炉空冷。相较于后续固化工艺，其固化工艺仅到80℃
±
5℃截止，因此，即使超过2℃/min的升温速率，也不会影响后续工艺，进而可以采用超过2℃/min的升温速率提升效率。
37.前述的步骤d中，凸起物2的卷制过程如下：
38.使用预浸玻璃粗纱带卷制出褶皱缺陷的初步外形；将具有初步外形的褶皱缺陷进行固化；固化后精制褶皱缺陷使其达到尺寸要求。固化后具有一定硬度，利于缺陷形成所需形状。
39.前述的精制采用钳修或磨削工艺进行。
40.对于大尺寸褶皱缺陷，精制过程采用数控中心加工。
41.前述的步骤f中，固化的参数如下：
42.以接触压≤1.5mpa，不大于2℃/min的升温速率升至80℃
±
5℃保温30min
±
15min后，加压至6mpa
±
1mpa，继续升温至125
±
5℃，保温保压135
±
30min后，以≤2℃/min的降温速率至60℃以下卸压出模。该方法能使试验件表面质量透亮，不会出现白斑；80
°
前如压力过大，非所需褶皱区域会产生褶皱；若升温速率过快，则会产生气泡，造成内部孔隙率较大。若降温速率过快，则会使试验件出现曲翘变形。
43.前述的制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法所用模具，构成如图2和3所示，包括上模3和下模4，下模4上表面设有型腔，上、下模合模时上模3底面能完全覆盖型腔。
44.处于型腔外围的下模4上表面还分布有流胶槽5。
45.前述的流胶槽5与型腔外缘的距离不大于5mm。
46.实施例2。一种制造预浸玻璃粗纱带褶皱缺陷试验件的方法，按下述步骤进行：
47.1、在图2中的下模4型腔内铺贴四层平直预浸玻璃粗纱；
48.2、制作真空袋抽真空，抽真空30min抽拆开真空袋，将预浸玻璃粗纱内未排除的气泡用擀板擀平，排出气泡；
49.3、重新制作真空袋，将零件放置固化炉中，以0.5
‑
4℃/min的升温速率将温度升至80℃
±
5℃之间，保温2
‑
2.5小时，降温出炉；
50.4、用预浸玻璃粗纱卷成所需皱褶缺陷尺寸(尺寸包括长宽高)，放置在缺陷所需位置上；
51.5、继续铺贴剩余预浸玻璃粗纱，将除缺陷放置区域外的预浸玻璃粗纱用擀板擀平，排出气泡；
52.6、合模，将图2中的上模3通过定位销与图2中的下模4固定；
53.7、放入热压床，以接触压≤1.5mpa下，以≤2℃/min的升温速率升至80℃
±
5℃保温30min
±
15min后，加压至6mpa
±
1mpa，继续升温至125
±
5℃，保温保压135
±
30min后，以≤2℃/min的降温速率至60℃以下卸压出模。
54.8、修边：沿零件切割线，将毛边修剪整齐；最终制得能够精准控制内皱褶缺陷长度λ、高度δ和角度θ尺寸的试验件。