一种蜂窝夹芯复合材料零件灌封区型面精确控制方法与流程

1.本发明涉及复合材料加工领域，具体涉及一种蜂窝夹芯复合材料零件灌封区型面精确控制方法。


背景技术：

2.由于碳复合材料蜂窝夹芯结构具有质量轻，比强度高，抗弯刚度好，耐腐蚀及可整体成型等诸多优异的特性，在现代飞行器的壁板及舵面等结构中得到了越来越广泛的应用。通常使用的复合材料蜂窝夹芯结构由上下蒙皮、蜂窝芯及胶黏剂三部分组成，为确保其整体力学性能，常采用上下蒙皮包裹蜂窝芯的结构形式，其组成结构可分为板-板区与板-芯区两种，典型结构如图1所示。实际使用时，复合材料蜂窝夹芯壁板在其板-板区通过连接件与飞行器的骨架间进行连接，复合材料蜂窝夹芯舵面结构常采用在端面安装金属接头的形式与飞行器的骨架进行连接。
3.随着现代飞行器的结构越来越复杂及对性能的要求越来越高等需求，采用在板-板区安装连接件或在端面安装金属接头将蜂窝夹芯结构与飞行器骨架连接的方式，在某些区域已不能满足实际需求，因此开发蜂窝夹芯结构的板-芯区与飞行器骨架间的连接方式变得越来越迫切。因蜂窝芯自身结构及性能的特殊性，若直接在板-芯区制孔安装连接件，在紧固连接件的过程中，会导致连接件周边的结构受损及连接件失稳等问题。因此，使用灌封胶将蜂窝夹芯结构中待安装连接件区域的蜂窝芯预先填充灌封是改善板-芯区制孔安装连接件时存在问题的有效方式。蜂窝芯格填充灌封的主要流程如下：
①
按要求配制灌封胶，
②
保护非灌封区的蜂窝芯，在胶液活性期内，将灌封胶填充入待灌封的芯格内，
③
根据灌封胶的固化要求，在一定温度下固化灌封胶。
4.然而，采用以上流程填充灌封蜂窝芯时，灌封胶固化后经常出现蜂窝芯灌封区表面不平整的问题，为避免影响蜂窝夹芯结构的产品质量，需提前打磨修饰灌封区，打磨修饰过程中经常会出现打磨过量或不足的问题。打磨过量，会导致已灌封的蜂窝芯整体报废；打磨不足，过量的灌封胶残余会导致蜂窝夹芯结构零件表面质量差及胶接后无损检测不合格的问题。
5.

技术实现要素：

6.本发明旨在解决现有技术中复合材料蜂窝夹芯结构蜂窝芯灌封后表面不平整需打磨引起的产品质量问题，提出一种蜂窝夹芯复合材料零件灌封区型面精确控制方法，使用可剥层对灌封胶区域进行表面处理，代替传统打磨粗化操作，安全、环保。
7.为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：一种蜂窝夹芯复合材料零件灌封区型面精确控制方法，包括如下步骤：步骤一、在零件成型工装表面放置、定位并固定下蒙皮，在下蒙皮与蜂窝芯的接触面依次放置隔离材料和可剥层；
步骤二、使用保护材料对蜂窝芯上下两侧的非灌封区域进行保护；步骤三、在已铺放隔离材料和可剥层的下蒙皮表面放置、定位并固定已放置保护材料的蜂窝芯；步骤四、在指标符合要求的环境场所配制灌封胶液，在灌封胶的活性有效期内，将配制好的胶液从上到下填充入待灌封区的蜂窝芯芯格内；步骤五、将灌封完成后的蜂窝芯上、下表面灌封区域多余灌封胶清除；步骤六、在蜂窝芯上、下表面灌封胶填充区表面放置一层可剥层后，将蜂窝芯重新安装到已放置隔离材料的下蒙皮上完成定位；步骤七、在蜂窝芯上表面放置隔离材料，将上蒙皮放置、定位并固定在已铺放隔离材料的蜂窝芯上方；步骤八、放置辅助材料，组装封袋；步骤九、将组装完成的蜂窝夹芯结构随工装一起放入可抽真空的加热加压设备中，在真空加热加压环境中预固化灌封胶；步骤十、灌封胶固化完成后，去除蜂窝夹芯结构表面的封袋材料、上下蒙皮及隔离材料，得到与待胶接的上下面板型面相匹配的已灌封完成的蜂窝芯，后续蜂窝芯与上下蒙皮胶接前去除灌封区域的可剥层后便可直接用于制造蜂窝夹芯结构。
8.进一步的，灌封胶液的配置温度为22
±
4℃、湿度为30%~65%。
9.进一步的，所述保护材料为可接触的纸胶带、压敏胶带或带胶脱模布中的一种或多种。
10.进一步的，可剥层的尺寸需大于灌封区域至少10mm。
11.进一步的，组装完成的蜂窝夹芯结构随工装一起放在可抽真空的加热加压设备中，抽真空至-0.85bar以下，施加2.0bar的压力，以1.5℃/min的升温速率升温至120-125℃，恒温60-70min，以1.5℃/min的降温速率降温至60℃以下后取出。
12.综上所述，本发明具有以下优点：1、本发明所述的方法，在蜂窝芯灌封完成后，灌封胶在一定的真空、温度及压力环境下进行固化，在灌封胶的固化前期，胶液均有一定的流动性，因蜂窝芯与待胶接的上下蒙皮直接接触，在真空压力的作用下，蜂窝芯灌封区的型面与上下蒙皮的待胶接面产生随形作用，待灌封胶完成固化后，灌封区的型面与待胶接的上下蒙皮完全匹配，实现了蜂窝芯灌封区型面的精确控制；2、本发明所述的方法，使用可剥层对灌封胶区域进行表面处理，代替传统打磨粗化操作，安全、环保；3、本发明同样适用于金属胶接零件，即金属蒙皮与蜂窝芯胶接的零件。
13.附图说明
14.图1典型蜂窝夹芯复合材料零件结构示意图；图2本发明保护完成的待灌封蜂窝芯示意图；图3 本发明部分区域已填充灌封胶的蜂窝芯示意图；图4 本发明组装封袋典型示意图；
图中：1、复材上蒙皮，2、蜂窝芯，3、复材下蒙皮，4、保护胶带，5、灌封区，6、灌封胶，7、真空袋，8、透气毡，9、无孔隔离膜，10、可剥层，11、工装，12、腻子条。
具体实施方式
15.下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
16.实施例1本发明提供了一种蜂窝夹芯复合材料零件灌封区型面精确控制方法，包括以下步骤：步骤一、在零件成型工装11表面放置、定位并固定下蒙皮3，在下蒙皮3与蜂窝芯2的接触面依次放置隔离材料和可剥层10；步骤二、使用保护材料对蜂窝芯2上下两侧的非灌封区5域进行保护；步骤三、在已铺放隔离材料和可剥层10的下蒙皮3表面放置、定位并固定已放置保护材料的蜂窝芯2；步骤四、在指标符合要求的环境场所配制灌封胶6液，在灌封胶6的活性有效期内，将配制好的胶液从上到下填充入待灌封区5的蜂窝芯2芯格内；步骤五、将灌封完成后的蜂窝芯2上、下表面灌封区5域多余灌封胶6清除；步骤六、在蜂窝芯2上、下表面灌封胶6填充区表面放置一层可剥层10后，将蜂窝芯2重新安装到已放置隔离材料的下蒙皮3上完成定位；步骤七、在蜂窝芯2上表面放置隔离材料，将上蒙皮1放置、定位并固定在已铺放隔离材料的蜂窝芯2上方；步骤八、放置辅助材料，组装封袋；步骤九、将组装完成的蜂窝夹芯结构随工装11一起放入可抽真空的加热加压设备中，在真空加热加压环境中预固化灌封胶6；步骤十、灌封胶6固化完成后，去除蜂窝夹芯结构表面的封袋材料、上下蒙皮3及隔离材料，得到与待胶接的上下面板型面相匹配的已灌封完成的蜂窝芯2，后续蜂窝芯2与上下蒙皮3胶接前去除灌封区5域的可剥层10后便可直接用于制造蜂窝夹芯结构。
17.实施例2本实施例提供了一种蜂窝夹芯复合材料零件灌封区型面精确控制方法，包括以下步骤：步骤一、按照某灌封胶6材料的使用要求，在温度为22
±
4℃、湿度为30%~65%的环境场所配制灌封胶6液；步骤二、使用可接触的纸胶带、压敏胶带或带胶脱模布保护材料对蜂窝芯2上下两侧的非灌封区5域进行保护，如图2所示；步骤三、将下蒙皮3放置在零件成型工装11表面，下蒙皮3与工装11间的位置关系依靠面板上的定位孔或激光投影进行确定，在下蒙皮3与蜂窝芯2的接触面按顺序放置无孔隔离膜9；步骤四、使用激光投影在已铺放隔离材料的下面板表面放置、定位并固定已保护完成的蜂窝芯2；
步骤五、在灌封胶6的活性有效期内，将配制好的胶液填充入蜂窝芯2待灌封区5的芯格内，如图3所示；步骤六、将蜂窝芯2取下，检查蜂窝芯2灌封区5厚度方向芯格完全被灌封胶6填充，用刮刀或类似工具清除蜂窝芯2表面多余胶液，去除蜂窝芯2非灌封区5域保护胶带4，在蜂窝芯2灌封胶6填充区上下表面各铺放一层可剥层10，可剥层10尺寸需大于灌封区5域至少10mm；步骤七、重新将已灌封蜂窝芯2放置到已放置无孔隔离膜9的下蒙皮3上，完成定位，在蜂窝芯2上方铺放一层无孔隔离膜9，将上面板放置在已铺放隔离材料的灌封蜂窝芯2上方，完成定位，面板与工装11间的位置关系依靠面板上的定位孔或激光投影进行确定；步骤八、在上面板表面放置无孔隔离膜9、透气毡8、真空袋7，使用腻子条12组装封袋，如图4所示；步骤九、将组装完成的蜂窝夹芯结构随工装11一起放在可抽真空的加热加压设备中，抽真空至-0.85bar以下，施加2.0bar的压力，以1.5℃/min的升温速率升温至120-125℃，恒温60-70min，以1.5℃/min的降温速率降温至60℃以下后取出；步骤十、待固化完成后，去除蜂窝夹芯结构表面的辅助材料、上下蒙皮3和隔离材料，便可得到灌封区5型面与待胶接上下面板型面相匹配的蜂窝芯2，已灌封的蜂窝芯2可直接用于蜂窝夹芯结构的制造，胶接前撕除灌封区5域可剥层10即可。
18.本发明所述方案目前已应用到arj项目实际零件生产，解决了原有零件灌封区型面与蒙皮不匹配等引起的无损及装配问题，该方法不额外增加灌封区压板等模具，仅用已制蒙皮，依靠蒙皮自身型面与已灌封蜂窝芯一同固化，达到自匹配效果，非常适用于型面复杂的复材夹芯构件，成效好。
19.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。