專利名稱：一種鈦合金和復合材料件共固化成型的方法
技術領域：
本發明屬于復合材料與鈦合金板共固化技術，涉及一種鈦合金和復合材料件共固化成型的方法。
背景技術：
目前，復合材料被廣泛應用于直升機結構零件制造。由于設計需求，個別復合材料件需要具有承載高溫、抗沖擊的特性，為滿足這種設計需求，復合材料件表面粘接鈦合金板件來達到特性需求。因此，鈦合金板件與復合材料件的粘接質量，是反映復合材料件局部表面抗高溫的指標。所以，復合材料件表面與鈦合金板件的粘接工藝方法影響著零件抗高溫、抗沖擊的特性。傳統的金屬板件與復合材料件表面粘接的工藝方法:1.常溫膠接法為防止復合材料二次固化變形，一般使用常溫膠對金屬板件與復合材料件表面進行粘接該方法膠接質量穩定性差，膠接面強度低。2.常溫膠鉚法由于常溫膠接使金屬板件與復合材料件表面的膠接強度不高，在進行常溫膠接完后，使用抽芯錨釘對金屬板件與復合材料件進行加強連接該方法對復合材料表面造成一定損傷，使用鉚釘增加了產品重量同時影響產品使用壽命。同時，受產品結構和鉚釘使用要求的影響，該方法無法在大曲率復合材料件上使用，制約復合材料件成型技術的發展。
發明內容
本發明的目的是提出一種復合材料表面損傷小，產品重量輕，并且能夠適用于大曲率鈦合金和復合材料件共固化的成型方法。本發明的技術解決方案是，I)制備共固化工裝根據產品數模要求，制造共固化工裝，工裝所用材料為鋁或鋼，工裝結構為上、下壓模；2)鋪層固化首先，根據產品要求，進行復合材料件鋪層，在鋪層工序完成后，在復合材料件鋪層膠接表面鋪膠膜J-99B，將酸洗后的鈦合金板膠接面在8小時內噴底膠J-100，在復合材料件鋪層膠接表面膠膜J-99B上局部區域添加膨脹膠膜J-94，將鈦合金板放在復合材料件表面；3)固化成型熱壓罐固化，溫度變化為:先中溫固化:溫度135°C ±5°C，恒溫I小時，后高溫固化:溫度180°C ±5°C，恒溫2.5小時，升溫速率最大2°C /分鐘、降溫速率3°C /分鐘，60°C以下卸壓、40°C以下出爐。所述的復合材料件為高溫碳纖維預浸料。本發明具有的優點和有益效果，本發明使用金屬壓模工裝，實現了鈦合金板件與高溫碳纖維預浸料的共固化成型，避免了鈦合金板件因曲率過大與復合材料件膠接質量不高的影響，提高了產品質量穩定性。另外膠膜J-99B與膨脹膠膜J-94的組合使用，在提升了膠接質量的同時也對膠接面間隙進行了填充，避免了膠接面出現間隙的可能性，同時不使用金屬連接件進行連接降低了產品重量，保證了產品強度，提高了產品使用壽命。
圖1是本發明中高溫碳纖維預浸布與鈦合金板件膠接面結構示意圖。圖中，1.高溫碳纖維預浸料，2.膨脹膠膜J_94，3.膠膜J_99B，4.鈦合金板件
具體實施例方式I)制備共固化工裝根據產品數模要求，制造共固化工裝，工裝所用材料為鋁或鋼，工裝結構為上、下壓模；2)鈦合金板件準備工作將鈦合金板件4進行酸洗，酸洗完成后，在8小時內在膠接面做噴底膠J-100處理；3)鋪層和合模首先，根據產品結構要求，進行復合材料件I鋪層，在鋪層工序完成后，在復合材料件I鋪層膠接表面鋪膠膜2 (J-99B)，將酸洗后的鈦合金板4膠接面噴底膠J-100，在復合材料件I鋪層膠接表面膠膜2 (J-99B)上局部區域(膠接面曲率相對較大區域、區域大小與曲率相對較大區域相對應)添加膨脹膠膜3 (J-94)，將鈦合金板4放在復合材料件表面后，將上、下壓模進行合模。工作環境為:在空調間內操作，溫度:18_24°C、濕度:40_65%，清潔無塵。I)固化和清理熱壓罐固化，溫度變化為:先中溫固化(中溫135°C ±5°C、1小時)，后高溫固化(高溫180°C ±5°C、2小時+30分鐘)，升溫速率最大2°C /分鐘、降溫速率3°C /分鐘，60°C以下卸壓、40°C以下出爐，出爐后清理產品表面。實施例首先，根據某產品結構要求，進行復合材料件鋪層，在完成5層高溫碳纖維預浸料鋪層工序后(尺寸為500 mm X 500 mm)，在復合材料件鋪層膠接表面鋪膠膜J-99B (尺寸為300 mm X 300 mm)，將酸洗后的鈦合金板膠接面噴底膠J-100，在復合材料件鋪層膠接表面膠膜J-99B上局部區域(R角大于9區域)添加膨脹膠膜J_94(尺寸為200 mm X 200 mm )，將鈦合金板放在復合材料件表面后，將上、下壓模進行合模。
權利要求
1.一種鈦合金和復合材料件共固化成型的方法，其特征是， 1)制備共固化工裝 根據產品數模要求，制造共固化工裝，工裝所用材料為鋁或鋼，工裝結構為上、下壓模； 2)鋪層固化 首先，根據產品要求，進行復合材料件鋪層，在鋪層工序完成后，在復合材料件鋪層膠接表面鋪膠膜J-99B，將酸洗后的鈦合金板膠接面在8小時內噴底膠J-100，在復合材料件鋪層膠接表面膠膜J-99B上局部區域添加膨脹膠膜J-94，將鈦合金板放在復合材料件表面； 3)固化成型 熱壓罐固化，溫度變化為:先中溫固化:溫度135°C ±5°C，恒溫I小時，后高溫固化:溫度180°C ±5°C，恒溫2.5小時，升溫速率最大2°C /分鐘、降溫速率3°C /分鐘，60°C以下卸壓、40°C以下出爐。
2.根據權利要求1所述的一種鈦合金和復合材料件共固化成型的方法，其特征是，所述的復合材料件為高溫碳纖維預浸料。
全文摘要
本發明屬于復合材料與鈦合金板共固化技術，涉及一種鈦合金和復合材料件共固化成型的方法。本發明使用金屬壓模工裝，實現了鈦合金板件與高溫碳纖維預浸料的共固化成型，避免了鈦合金板件因曲率過大與復合材料件膠接質量不高的影響，提高了產品質量穩定性。另外膠膜J-99B與膨脹膠膜J-94的組合使用，在提升了膠接質量的同時也對膠接面間隙進行了填充，避免了膠接面出現間隙的可能性，同時不使用金屬連接件進行連接降低了產品重量，保證了產品強度，提高了產品使用壽命。
文檔編號B29C65/48GK103192528SQ20131014618
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者康健, 岳云江 申請人:哈爾濱飛機工業集團有限責任公司