一体化T型加筋壁板的制备方法

本发明属于飞机机身加筋壁板，具体涉及一体化t型加筋壁板的制备方法。

背景技术：

1、纤维增强树脂基复合材料因其具有比强度高、轻质等优异特性，已逐步成为大型飞机关键部位加筋壁板的主结构材料，复合材料在飞机机身上的使用比例已经成为评价飞机先进性的重要标志之一。由蒙皮和长桁组成的复合材料加筋壁板广泛应用于大型民机、军机等机翼、机身等承载结构件的制造。按着长桁形状划分，加筋结构主要包括工字型、l型、t型和帽型结构，其中t型加筋结构因结构简单、工艺简便、性能优越等特性在飞机垂尾等部分得到广泛使用。然而，传统复合材料飞机壁板制备技术通常需经历预浸带铺层-固化成型-胶结共固化连接等步骤，成型工艺复杂、装备昂贵，且机械连接或胶结部位容易成为结构失效的高发部位，限制了复合材料在航空航天领域的进一步应用。对于这种复合材料异型结构件，一体化成型技术能够大幅度减少部件装配数量和生产周期，是实现复合材料制件轻质、高效、低成本的重要途径。但是由于飞机壁板中常用的复合材料大多采用不可回收和修复的热固性树脂作为基体材料，其进一步加剧了t型加筋壁板一体化成型工艺的难度。

2、因此，提出一种复合材料t型加筋壁板的一体化成型工艺，以改善t型加筋壁板的结构和承载能力，成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种一体化t型加筋壁板的制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一体化t型加筋壁板的制备方法，所述一体化t型加筋壁板包括蒙皮和垂直分布在蒙皮上的若干个长桁，采用自制成型工装制备，所述自制成型工装包括上模具、下模具、若干个滑块、若干个固定夹具，所述下模具为u型槽，所述上模具为与下模具相适配的平板，滑块和固定夹具均为长条形，固定夹具的数量=滑块的数量+1，固定夹具中其中一个大小与下模具的竖直侧边相适配、剩余的固定夹具大小则与滑块相适配，滑块以其长度方向平行于下模具的竖直侧边的方式放置在下模具内部并且滑块的顶表面与下模具的顶表面平齐；上模具、下模具的两竖直侧边、滑块的内部都均匀设有电加热棒；固定夹具一一对应可拆卸式固定在下模具的竖直侧边以及滑块上；所有电加热棒并联至供电装置，供电装置放置在下模具外部的空闲位置处；

4、制备步骤如下：

5、（1）、根据目标产品的尺寸设计，裁剪纤维布，然后将纤维布浸润到树脂前驱体中，取出经压实除泡后获得复合材料预浸带；

6、（2）、调整相邻两个滑块之间的间隔距离以及最左边滑块与下模具的左竖直侧边之间的间隔距离相同并为长桁高度的至少2倍；

7、（3）、在下模具的左竖直侧边以及滑块的顶表面，将第一部分复合材料预浸带自下而上铺设，并将固定夹具固定在对应的下模具的左竖直侧边以及滑块上；

8、（4）、自右向左推动最右侧滑块，推动过程中，最右侧滑块和与其相邻的左侧滑块两者之间悬空的第一部分复合材料预浸带逐渐向下弯折，当最右侧滑块移动至与其相邻的左侧滑块时，弯折的第一部分复合材料预浸带完全折叠，继续向左推动最右侧滑块，直至所有悬空的第一部分复合材料预浸带向下弯折并折叠完成，去掉固定夹具，夹紧最右侧的滑块；

9、（5）、在第一部分复合材料预浸带表面自下而上铺设第二部分复合材料预浸带，至此完成整个蒙皮的铺设，放置上模具，开启供电装置，电加热棒开始工作，将成型工装放入压机内，第一部分复合材料预浸带和第二部分复合材料预浸带一起热压固化成型，待成型工装温度降至室温后开模取样，得到最终产品。

10、较好地，上模具内，电加热棒平行于上模具的长度方向设置；下模具的两竖直侧边内，电加热棒平行于和/或垂直于下模具的长度方向设置，但同一竖直侧边内，电加热棒彼此之间互相平行；滑块内，电加热棒平行于滑块的长度方向设置。

11、较好地，上模具、下模具、滑块、固定夹具的材料为为45#钢。

12、较好地，所述纤维布为碳纤维布，所述树脂前驱体为环氧基可重塑vitrimer树脂前驱体。

13、较好地，所述环氧基可重塑vitrimer树脂前驱体的配制如下：按摩尔比1∶（0.01~0.05）称取双酚a二缩水甘油醚与乙酰丙酮锌并在130~150 ℃搅拌，待搅拌均匀后，将温度降至70~80 ℃，待温度稳定后，按双酚a二缩水甘油醚与戊二酸酐摩尔比1∶（0.5~1）称取戊二酸酐加入混合物中，继续搅拌均匀，抽真空脱除气泡，得到环氧基可重塑vitrimer树脂前驱体。

14、较好地，步骤（3）中，铺设的角度和顺序为0/45/-45/0；步骤（5）中，铺设的角度和顺序为0/-45/45/0/0/-45/45/0。

15、较好地，步骤（4）中，通过自动电机或手动螺栓推动滑块和夹紧滑块。

16、较好地，步骤（5）中，热压固化的程序为：80~90 ℃无压力浸润1.5~2 h，120~130℃热压固化2~3 h，160~170 ℃热压固化1.5~2 h，整个热压固化过程中维持75~85 t压力。

17、有益效果：本发明提供的一种一体化t型加筋壁板的制备方法，相比于传统筋壁分离t型加筋壁板的热压罐成型和二次胶结方法，该方法具有一次成型、易于操作、设备成本低廉等优势，有效提高壁板制备效率，降低能耗，控制成本；相比于传统筋壁分离t型加筋壁板，一体化t型加筋壁板结构的静态力学性能优于传统筋壁分离t型加筋壁板结构。此外，通过选用碳纤维单向布制备预浸带，以及调控复合材料铺层方式，进一步克服了制备过程中复合材料壁板表面干斑缺胶缺陷以及铺层不完全对称带来的翘曲问题。

技术特征：

1.一体化t型加筋壁板的制备方法，所述一体化t型加筋壁板包括蒙皮和垂直分布在蒙皮上的若干个长桁，其特征在于：

2.如权利要求1所述的一体化t型加筋壁板的制备方法，其特征在于：上模具内，电加热棒平行于上模具的长度方向设置；下模具的两竖直侧边内，电加热棒平行于和/或垂直于下模具的长度方向设置，但同一竖直侧边内，电加热棒彼此之间互相平行；滑块内，电加热棒平行于滑块的长度方向设置。

3.如权利要求1所述的一体化t型加筋壁板的制备方法，其特征在于：上模具、下模具、滑块、固定夹具的材料为为45#钢。

4.如权利要求1所述的一体化t型加筋壁板的制备方法，其特征在于：所述纤维布为碳纤维布，所述树脂前驱体为环氧基可重塑vitrimer树脂前驱体。

5.如权利要求4所述的一体化t型加筋壁板的制备方法，其特征在于：所述环氧基可重塑vitrimer树脂前驱体的配制如下：按摩尔比1∶（0.01~0.05）称取双酚a二缩水甘油醚与乙酰丙酮锌并在130~150 ℃搅拌，待搅拌均匀后，将温度降至70~80 ℃，待温度稳定后，按双酚a二缩水甘油醚与戊二酸酐摩尔比1∶（0.5~1）称取戊二酸酐加入混合物中，继续搅拌均匀，抽真空脱除气泡，得到环氧基可重塑vitrimer树脂前驱体。

6.如权利要求1所述的一体化t型加筋壁板的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，铺设的角度和顺序为0/45/-45/0；步骤（5）中，铺设的角度和顺序为0/-45/45/0/0/-45/45/0。

7.如权利要求1所述的一体化t型加筋壁板的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，通过自动电机或手动螺栓推动滑块和夹紧滑块。

8.如权利要求1所述的一体化t型加筋壁板的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，热压固化的程序为：80~90 ℃无压力浸润1.5~2 h，120~130℃热压固化2~3 h，160~170 ℃热压固化1.5~2 h，整个热压固化过程中维持75~85 t压力。

技术总结本发明属于飞机机身加筋壁板技术领域，公开一体化T型加筋壁板的制备方法。采用自制成型工装制备，所述自制成型工装包括上模具、下模具、若干个滑块、若干个固定夹具；制备步骤如下：（1）、裁剪纤维布，然后将纤维布浸润到树脂前驱体中，取出经压实除泡后获得复合材料预浸带；（2）、利用自制成型工装制备T型加筋壁板。本发明方法具有一次成型、易于操作、设备成本低廉等优势，有效提高壁板制备效率，降低能耗，控制成本，而且具有更好的力学性能。技术研发人员：冯跃战,程洪利,陈金传,李庆涛,刘春太受保护的技术使用者：郑州大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11