一种蜂窝夹层复合材料的制备方法及蜂窝夹层复合材料与流程

本发明涉及复合材料成型技术领域，尤其涉及一种蜂窝夹层复合材料的制备方法及蜂窝夹层复合材料。

背景技术：

蜂窝夹层复合材料在车载、机载、舰载结构及电子领域具有大量应用，蜂窝夹层结构具有强度高、重量轻的优点，且电厚度的可设计性强，在结构、透波结构领域的应用正在进一步扩大。

传统蜂窝夹层结构成型需要粘接处形成比较理想的胶瘤结构才能够充分发挥芯层结构强度，而形成理想胶瘤结构对胶接材料的流变、黏温特性等要求较为苛刻，并且由于蜂窝结构的本身的结构特点，导致和蜂窝夹心结构蒙皮和芯层之间的粘接力为t型粘接，粘接面接较小，同时又由于多采用共固化工艺，采用的粘接体系多为热固性树脂体系如环氧、氰酸酯等粘度较低、柔韧性较差，粘接强度和粘接可靠性都难以保证，影响蜂窝夹层复合材料的强度。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的第一个目的是提供一种蜂窝夹层复合材料的制备方法，能够保证粘接质量，兼顾通用工艺过程。

本发明的第二个目的是提供一种蜂窝夹层复合材料，提高蜂窝与蒙皮之间粘接强度、粘接可靠性以及蜂窝夹层复合材料的整体强度。

(二)技术方案

为了实现本发明的第一个目的，本发明第一方面提供了一种蜂窝夹层复合材料的制备方法，其第一种实现方式中制备方法包括以下步骤：

s1、选择轴向具有裁切裕量的蜂窝；

s2、在每个蜂窝孔两端部的六个角处分别进行轴向裁切，使每个蜂窝孔端部的每个角处均形成一个裁切缝，每个蜂窝孔两端部的裁切缝的深度相加等于裁切裕量；

s3、沿裁切缝的底部位置处翻折每个蜂窝孔的端部孔壁，使翻折后的端部孔壁垂直于蜂窝孔的轴向，形成蜂窝粘接面；

s4、利用步骤s3中的制备的蜂窝与蒙皮通过共固化或分次固化得到蜂窝夹层复合材料。

结合本发明第一方面的第一种实现方式，本发明第一方面的第二种实现方式中，步骤s2中，每个蜂窝孔两端部的裁切缝的深度相同。

结合本发明第一方面的第二种实现方式，本发明第一方面的第三种实现方式中，裁切缝的深度小于蜂窝孔的边长，避免蜂窝粘接面之间发生干涉。

为了实现本发明的第二个目的，本发明第二方面提供了一种蜂窝夹层复合材料，其第一种实现方式中，蜂窝夹层复合材料包括蜂窝和分别位于蜂窝两端的蒙皮；

在蜂窝的两端，每个蜂窝孔的端部均具翻折部，翻折部与对应的蜂窝孔一体连接，且垂直于蜂窝孔的轴向；

蜂窝通过两端的翻折部分别与蒙皮粘接。

结合本发明第二方面的第一种实现方式，本发明第二方面的第二种实现方式中，翻折部在蜂窝孔的径向上的长度小于蜂窝孔的边长，避免各个翻折部之间发生干涉。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的蜂窝夹层复合材料的制备方法，选择轴向具有裁切裕量的蜂窝，在每个蜂窝孔两端部的六个角处分别进行轴向裁切，使每个蜂窝孔端部均形成六个裁切缝，使蜂窝孔端部的六边被六个裁切缝隔开，蜂窝孔每一端部的所述裁切缝的深度等于裁切裕量的一半，然后沿裁切缝的底部位置处翻折每个蜂窝孔端部被裁切缝分隔开的孔壁，使翻折后的端部孔壁垂直于蜂窝的轴向，形成蜂窝粘接面，之后在蜂窝的两端分别通过两端的粘接面与蒙皮粘接，将粘接完成的蜂窝与蒙皮共固化得到蜂窝夹层复合材料。该制备方法使蜂窝与两端的蒙皮实现面-面粘接，能够保证粘接质量，并兼顾现有通用工艺过程。

本发明提供的蜂窝夹层复合材料，在蜂窝的两端，每个蜂窝孔的端部均具翻折部，翻折部与相对应的蜂窝孔壁一体连接，且垂直于该蜂窝孔的轴向，蜂窝通过两端的翻折部分别与蒙皮粘接，该蜂窝夹层复合材料，能够有效提高蜂窝与蒙皮之间粘接强度和粘接可靠性，能够有效提高蜂窝夹层复合材料的整体强度。

附图说明

本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明实施例中蜂窝的一端已加工裁切缝的结构示意图；

图2是图1的a部放大示意图；

图3是本发明实施例中蜂窝的一端已形成蜂窝粘接面的结构示意图；

图4是本发明实施例中蜂窝夹层复合材料的结构示意图。

图中：1：蜂窝；11：蜂窝孔；111：裁切缝；112：蜂窝粘接面；2：蒙皮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供的蜂窝夹层复合材料的制备方法，包括以下步骤：

首先，选择轴向具有裁切裕量的蜂窝1，即选用蜂窝的轴向高度要高于设计所需的轴向高度。

对选用的蜂窝1进行加工，参见图1和图2，在每个蜂窝孔11两端部的六个角处分别进行轴向裁切，使每个蜂窝孔端部的每个角处均形成一个裁切缝111，使蜂窝孔端部的六边被六个裁切缝隔开，每个蜂窝孔11两端部的裁切缝111的深度相加等于裁切裕量。

然后沿裁切缝111的底部位置处翻折每个蜂窝孔端部被裁切缝111分隔开的孔壁，使翻折后的端部孔壁垂直于蜂窝孔11的轴向，形成蜂窝粘接面112，参见图3。

之后将上述制备好了的蜂窝1通过蜂窝粘接面112与蒙皮2粘接，制备得到蜂窝夹层复合材料，参见图4。

本实施例的蜂窝夹层复合材料的制备方法，使蜂窝与两端的蒙皮实现面-面粘接，能够保证粘接质量，并兼顾现有通用工艺过程，只需对蜂窝进行预处理，其他均可使用现有工艺。

在一些优选地实施方式中，每个蜂窝孔11两端部的裁切缝111的深度相同，使蜂窝粘接面112在蜂窝孔11的径向上的长度相同。

在一些优选地实施方式中，裁切缝111的深度小于蜂窝孔11的边长，避免蜂窝粘接面112之间干涉。

需要说明的是，关于蜂窝与蒙皮粘接的工艺、后续可使用固化工艺或者分次固化工艺均为现有工艺，其处理顺序、步骤均可使用现有通用工艺，在此不再赘述。

在一个具体地实施方式中，所设计的蜂窝夹层复合材料：蒙皮厚度2mm，蜂窝轴向高度8mm，蜂窝孔的六边形的边长尺寸为2.75mm蜂窝为密度为72kg/m³的芳纶纸材料制成。

选用轴向高度为12mm的芳纶纸蜂窝，其中，裁切裕量为3.6mm，压缩裕量为0.4mm，使用裁床对蜂窝两端的每个蜂窝孔的六个角处分别加工深度为1.8mm的裁切缝，然后使用真空袋压工艺沿裁切缝的底部位置处翻折蜂窝孔的端部孔壁，使翻折后的端部孔壁垂直于蜂窝的轴向，形成蜂窝粘接面。

将两端的蜂窝粘接面分别与蒙皮粘接，最后将处理完成的蜂窝采用一步法共固化工艺制备得到蜂窝夹层复合材料制品，制成后蜂窝夹层复合材料制品的蜂窝轴向高度为8mm，蒙皮厚度2mm。

需要说明的是，预留压缩裕量为现有工艺常用手法，本领域技术人员能够根据蜂窝的尺寸和材料确定，在最终成型后，预留的压缩裕量会在压力作用下消失，使制备件达到设计尺寸，在此不再赘述。

还需要说明的是，在翻折蜂窝孔的端部孔壁时还可以采用任何能够轴向施力的手段，在此不作限定。

在一个对比实施方式中，同样所设计的蜂窝夹层复合材料：蒙皮厚度2mm，蜂窝轴向高度8mm，蜂窝孔的六边形的边长尺寸为2.75mm蜂窝是密度为72kg/m³的芳纶纸材料。

该对比实施方式中直接采用轴向高度为8.4mm(其中，0.4mm为预留压缩裕量)，蜂窝其它尺寸和材料均相同，利用现有工艺直接制备(区别在于无制作蜂窝粘接面的相关步骤，其他相同)蜂窝夹层复合材料制品。两种方案制备的蜂窝夹层复合材料制品进行随炉试样取样测试。测试结果表明，采用本发明方法制备的蜂窝夹层复合材料制品的剥离强度提高10％，弯曲强度提高15％，弯曲破坏模式全数为蜂窝本体破坏，而对照组(对比实施方式(现有技术)制备的蜂窝夹层复合材料制品)出现了部分粘接界面破坏，进一步说明采用了本方法制备的蜂窝夹层结构强度良好，性能优异。

在又一个具体地实施方式中，所设计的蜂窝夹层复合材料：蒙皮厚度1mm，蜂窝的轴向高度7mm，采用蜂窝孔的六边形的边长尺寸为3.2mm，壁厚为0.1mm，蜂窝为铝制成。选用轴向高度为9mm，其中，裁切裕量为1.8mm，压缩裕量为0.2mm，使用裁床对蜂窝两端的每个蜂窝孔的六个角处分别加工深度为0.9mm，然后通过间隔为7.2mm工装在蜂窝的两夹持施压，将蜂窝孔的端部孔壁沿裁切缝的底部位置处翻折，并使翻折后的端部孔壁垂直于蜂窝的轴向，形成蜂窝粘接面。制成后蜂窝夹层复合材料制品的蜂窝轴向高度为7mm，蒙皮厚度1mm.。

在一个对比实施方式中，同样所设计的蜂窝夹层复合材料：蒙皮厚度1mm，蜂窝的轴向高度7mm，采用蜂窝孔的六边形的边长尺寸为3.2mm，壁厚为0.1mm，蜂窝为铝制成。

该对比实施方式中直接采用轴向高度为7.2mm(0.2mm为预留压缩裕量)蜂窝其它尺寸和材料均相同，利用现有工艺直接制备(区别在于无制作蜂窝粘接面的相关步骤，其他相同)蜂窝夹层复合材料制品。两种方案制备的蜂窝夹层复合材料制品进行随炉试样取样测试。测试结果表明，采用本发明方法制备的蜂窝夹层复合材料制品的剥离强度提高10％，弯曲强度提高10％，弯曲破坏模式全数为蜂窝本体破坏，而对照组(对比实施方式(现有技术)制备的蜂窝夹层复合材料制品)出现了部分粘接界面破坏，进一步说明采用了本方法制备的蜂窝夹层结构强度良好，性能优异。

实施例二

参见图1-4所示，本实施例提供的蜂窝夹层复合材料，包括蜂窝1和分别位于蜂窝两端的蒙皮2，其中，在蜂窝1的两端，每个蜂窝孔11的端部均具翻折部，翻折部与相对应的蜂窝孔壁一体连接，且垂直于该蜂窝孔的轴向，该翻折部作为蜂窝粘接面，蜂窝通过两端的翻折部分别与蒙皮2粘接。

该蜂窝夹层复合材料，能够有效提高蜂窝与蒙皮之间粘接强度和粘接可靠性，能够有效提高蜂窝夹层复合材料的整体强度。

在一些优选地实施方式中，翻折部在蜂窝孔11的径向上的长度小于蜂窝孔11的边长，避免翻折部之间干涉。

需要说明的是，本实施例的蜂窝夹层复合材料可以通过实施例中所提供的制备方法制备获得，也可以使用其他方法制备获得，在此不做限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。