【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合材料成型，具體涉及一種碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的拼接結構及其制備方法。
技術介紹
1、蜂窩夾層結構是由上下蒙皮、蜂窩芯和膠黏劑三種基本材料組成的復合材料，蜂窩夾層結構具有較高的比強度和比剛度、較好的抗疲勞性能及優良的可設計性等特點，在航天航空領域應用較為廣泛。當復合材料結構的尺寸越來越大的時候，就會出現蒙皮材料寬度或長度尺寸不夠需要拼接來滿足產品尺寸要求的情況。
2、對于制備大尺寸的碳蒙皮鋁蜂窩夾層結構產品，現有技術方案主要有兩種：
3、一種是采用熱熔法制備預浸無緯布，預浸無緯布長度不受限制，可整體鋪制大尺寸的碳蒙皮，不需拼接。具體地，熱熔法是指將樹脂加熱熔融成流動狀態，用其浸漬纖維或織物的方法，熱熔法制備預浸無緯布主要有一步法和兩步法兩種，其中一步法要求樹脂基體的流動性好，主要用于制備窄帶預浸無緯布，制備出的材料樹脂含量低，產品質量差；兩步法可準確控制預浸料中的含膠量，揮發分含量低。熱熔法制備預浸料需要使用高溫高壓設備和熔融設備，設備使用和維護成本高；熱熔法雖然可實現制備長度較長的預浸料，但在鋪制大尺寸碳蒙皮時需要大尺寸的工藝模板，大尺寸的固化設備，整體蒙皮成型過程中的質量控制及固化成本均較大，不符合目前產品降本增效的要求。
4、另一種是將碳蒙皮的預浸無緯布進行拼接，每層拼接縫做錯層處理，在鋪層過程中拼接實現蒙皮尺寸放大。碳蒙皮鋪層過程的斷層拼接需考慮應力集中及斷層拼接后的剩余強度，國內外眾多學者對存在拼接鋪層的復合材料進行了力學分析和試驗驗證，得到鋪層交錯拼接的長度越短局部應力
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。
2、為此，本專利技術提出了一種碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的拼接結構及其制備方法，在蒙皮拼接位置設計補強，并設計蜂窩夾層板的工藝參數，保證蒙皮拼接后的夾層結構成型質量，保證整板平面度、力學性能和環境適應性均滿足要求，產品制作成本大大降低。
3、為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
4、本專利技術第一方面提供的一種碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的拼接結構，所述拼接結構連接于相鄰的兩塊碳蒙皮鋁蜂窩夾層板之間，各碳蒙皮鋁蜂窩夾層板均分別包括主體蜂窩及通過膠膜固定于主體蜂窩上下側的分塊碳蒙皮，相鄰兩分塊碳蒙皮的拼縫與所述碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的長度方向保持一致，所述拼接結構包括：
5、拼接處蜂窩，位于相鄰兩塊碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的主體蜂窩之間，且位于同一拼接處蜂窩兩側的主體蜂窩的上下表面分別齊平；
6、內加強蒙皮，通過膠膜固定于所述拼接處蜂窩的上下側，且上下側的所述內加強蒙皮背向所述拼接處蜂窩一側的表面分別與所述主體蜂窩的上下表面齊平，所述內加強蒙皮的中心位于相鄰兩分塊碳蒙皮的拼縫處，所述內加強蒙皮與所述分塊碳蒙皮之間通過膠膜固定；
7、發泡膠條，填充于所述主體蜂窩與所述拼縫處蜂窩的間隙內。
8、在一些實施例中，所述分塊碳蒙皮和所述內加強蒙皮均為使用碳纖維預浸料成型后的層合結構制件。
9、在一些實施例中，依據所述碳蒙皮鋁蜂窩夾層板拉伸破壞時所述分塊碳蒙皮的拼接補強位置處膠黏劑的膠接剪切破壞載荷大于所述分塊碳蒙皮拉伸破壞載荷的原則確定所述內加強蒙皮的寬度，所述內加強蒙皮的長度需完全覆蓋拼接縫長度。
10、在一些實施例中，根據以下公式確定所述內加強蒙皮的寬度：
11、σ×b1×t1×bf≥σf×tf×bf
12、其中，σ為膠黏劑剪切強度，t1為所述內加強蒙皮的厚度，b1為拼接縫處單側所述內加強蒙皮的寬度，則所述內加強蒙皮的寬度為2×b1；σf為所述分塊碳蒙皮的拉伸強度，tf和bf分別為所述分塊碳蒙皮的厚度和寬度。
13、在一些實施例中，所述內加強蒙皮的厚度與所述分塊碳蒙皮的厚度相等。
14、在一些實施例中，根據以下公式確定所述拼接處蜂窩的高度：
15、h2＝h1-2×t1-2×h2×δ
16、其中，h2為所述拼接處蜂窩的高度，h1為所述主體蜂窩的高度，t1為所述內加強蒙皮的厚度，h2為所述膠膜厚度，δ為所述膠膜固化后與其原始厚度的壓縮比為。
17、在一些實施例中，將與所述內加強蒙皮接觸的所述主體蜂窩一側壓縮2個蜂窩格子；將與所述分塊碳蒙皮接觸的所述拼接處蜂窩的兩側各壓縮2個蜂窩格子。
18、本專利技術第二方面提供的一種根據本專利技術第一方面任一實施例所述拼接結構的制備方法，包括以下步驟：
19、1)按照所述分塊碳蒙皮和所述內加強蒙皮的尺寸及其鋪層角度裁剪碳纖維預浸無緯布，將該碳纖維預浸無緯布按照設計的層數和鋪層角度進行鋪層，得到鋪層后的第一結構和第二結構，對其進行真空封裝和固化，得到所述分塊碳蒙皮和所述內加強蒙皮的坯料；
20、2)根據碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的尺寸及拼接位置對所述分塊碳蒙皮和所述內加強蒙皮的坯料進行下料，得到所述分塊碳蒙皮和所述內加強蒙皮；
21、3)根據碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的尺寸銑切所述主體蜂窩所述拼接處蜂窩，并將其拉開成規整六邊形形式；
22、4)對所述分塊碳蒙皮與所述主體蜂窩的膠接面粘貼膠膜，對所述內加強蒙皮與所述拼接處蜂窩的膠接面粘貼膠膜，根據碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的尺寸在工藝板上并排放置所述分塊碳蒙皮，粘貼有膠膜的一側向上；在所述分塊碳蒙皮的拼接縫處居中鋪放所述內加強蒙皮，粘貼有膠膜的一側向上；
23、5)在粘貼有膠膜的所述分塊碳蒙皮上放置拉開的所述主體蜂窩，放置范圍覆蓋所述分塊碳蒙皮并在與所述內加強蒙皮接觸的一側壓縮2個蜂窩格子；在所述主體蜂窩與所述拼接處蜂窩的側邊粘貼與所述膠膜配套使用的發泡膠條；在粘貼有膠膜的所述內加強蒙皮上方放置拉開的所述拼接處蜂窩，放置范圍覆蓋所述內加強蒙皮并在與所述分塊碳蒙皮接觸的兩側各壓縮2個蜂窩格子；按壓所有蜂窩至膠膜粘接；
24、6)在蜂窩拼接縫兩側的蜂窩格子內放置發泡膠棒，且左右成對放置；
25、7)在所述拼接處蜂窩上方放置粘貼有膠膜的所述內加強蒙皮，粘貼膠膜的一側向下；在所述主體蜂窩上方放置粘貼有膠膜的所述分塊碳蒙皮，粘貼膠膜的一側向下；所述分塊碳蒙皮的拼接縫位于所述內加強蒙皮寬度的中心位置，得到蜂窩夾層板坯料；
26、8)對所述蜂窩夾層板坯料真空封裝和固化，得到所述碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的拼接結構。
27、在一些實施例中，步驟1)中，對所述第一結構和第二結構進行固化時，施加壓力為0.4mpa～0.5mpa，固化溫度為165℃～175℃，固化時間為3h～4h。
28、在一些實施例中，步驟8)中，對所述蜂窩夾層板坯料進行固化時，施加壓力為0.15mpa～0.2mpa，固化溫度為125℃～135℃，固化時間為1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的拼接結構，其特征在于，所述拼接結構連接于相鄰的兩塊碳蒙皮鋁蜂窩夾層板之間，各碳蒙皮鋁蜂窩夾層板均分別包括主體蜂窩及通過膠膜固定于主體蜂窩上下側的分塊碳蒙皮，相鄰兩分塊碳蒙皮的拼縫與所述碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的長度方向保持一致，所述拼接結構包括：
2.根據權利要求1所述的拼接結構，其特征在于，所述分塊碳蒙皮和所述內加強蒙皮均為使用碳纖維預浸料成型后的層合結構制件。
3.根據權利要求1所述的拼接結構，其特征在于，依據所述碳蒙皮鋁蜂窩夾層板拉伸破壞時所述分塊碳蒙皮的拼接補強位置處膠黏劑的膠接剪切破壞載荷大于所述分塊碳蒙皮拉伸破壞載荷的原則確定所述內加強蒙皮的寬度，所述內加強蒙皮的長度需完全覆蓋拼接縫長度。
4.根據權利要求1所述的拼接結構，其特征在于，根據以下公式確定所述內加強蒙皮的寬度：
5.根據權利要求1所述的拼接結構，其特征在于，所述內加強蒙皮的厚度與所述分塊碳蒙皮的厚度相等。
6.根據權利要求1所述的拼接結構，其特征在于，根據以下公式確定所述拼接處蜂窩的高度：
7.根據權利要求1所述
8.一種根據權利要求1～7中任一項所述拼接結構的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中，對所述第一結構和第二結構進行固化時，施加壓力為0.4MPa～0.5MPa，固化溫度為165℃～175℃，固化時間為3h～4h。
10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟8)中，對所述蜂窩夾層板坯料進行固化時，施加壓力為0.15MPa～0.2MPa，固化溫度為125℃～135℃，固化時間為120min～180min。
...【技術特征摘要】
1.一種碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的拼接結構，其特征在于，所述拼接結構連接于相鄰的兩塊碳蒙皮鋁蜂窩夾層板之間，各碳蒙皮鋁蜂窩夾層板均分別包括主體蜂窩及通過膠膜固定于主體蜂窩上下側的分塊碳蒙皮，相鄰兩分塊碳蒙皮的拼縫與所述碳蒙皮鋁蜂窩夾層板的長度方向保持一致，所述拼接結構包括：
2.根據權利要求1所述的拼接結構，其特征在于，所述分塊碳蒙皮和所述內加強蒙皮均為使用碳纖維預浸料成型后的層合結構制件。
3.根據權利要求1所述的拼接結構，其特征在于，依據所述碳蒙皮鋁蜂窩夾層板拉伸破壞時所述分塊碳蒙皮的拼接補強位置處膠黏劑的膠接剪切破壞載荷大于所述分塊碳蒙皮拉伸破壞載荷的原則確定所述內加強蒙皮的寬度，所述內加強蒙皮的長度需完全覆蓋拼接縫長度。
4.根據權利要求1所述的拼接結構，其特征在于，根據以下公式確定所述內加強蒙皮的寬度：
5.根據權利要求1所述的拼接結構，其特征在于，所述內加強蒙皮...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王向茹，李皓鵬，邱泉水，田莉，孫東華，殷永霞，許麗麗，肖明明，賈貝貝，張巨軍，王來，
申請(專利權)人：北京航天合眾科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：
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