專利名稱：增強(qiáng)型蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，本發(fā)明還涉及該蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的制造方 法。
背景技術(shù)：
蜂窩夾層結(jié)構(gòu)因其具有較高的強(qiáng)度質(zhì)量比、較大的剛度質(zhì)量比、較好的抗疲勞 性能等眾多的優(yōu)點(diǎn)，在衛(wèi)星上得到了廣泛的應(yīng)用。但是，現(xiàn)代新型衛(wèi)星對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能 力要求越來(lái)越高，對(duì)結(jié)構(gòu)的重量限制也越來(lái)越苛刻，常見的鋁合金面板、鋁蜂窩夾層結(jié) 構(gòu)因其承載能力的不足、重量上還有潛力可挖而得到了一定程度的限制，因此迫切需要 提供新型結(jié)構(gòu)形式的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)來(lái)滿足大承載、輕量化的需要。目前，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)中較多采用鋁合金面板、鋁蜂窩的夾層結(jié)構(gòu)板，采用 0.3mm-0.5mm厚的鋁合金面板J47C中溫(130°C)固化膠膜，導(dǎo)致蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板結(jié)構(gòu)質(zhì) 量相對(duì)偏大(鋁合金的密度為2.78g/cm3)、結(jié)構(gòu)承載能力相對(duì)較弱(鋁合金的屈服強(qiáng)度僅 >255MPa)。目前沒有發(fā)現(xiàn)同本發(fā)明類似技術(shù)的說(shuō)明或報(bào)道，也尚未收集到國(guó)內(nèi)類似的資 料。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的結(jié)構(gòu)質(zhì)量相對(duì)偏大、結(jié)構(gòu)承載能力相對(duì) 較弱等不足，本發(fā)明目的的第一方面在于提供一種增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板。利用本發(fā) 明，可減輕結(jié)構(gòu)板的重量、增加結(jié)構(gòu)板的承載能力。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的的另一方面，還提供一種增強(qiáng)型的蜂窩 夾層結(jié)構(gòu)板的制造方法，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)輕量化、承載能力強(qiáng)的目的。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的第一方面，為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù) 方案是提供一種增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，該裝置包括依次粘結(jié)的上面板、上膠膜、蜂窩芯、下膠膜和下面板；上面板的內(nèi)面粘有上 膠膜、下面板的內(nèi)面粘有下膠膜，蜂窩芯的中間插入有縱增強(qiáng)桿和橫增強(qiáng)桿；上述蜂窩 芯、縱增強(qiáng)桿和橫增強(qiáng)桿并列粘連在上膠膜和下膠膜中間。本發(fā)明的另一方面，為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種的增強(qiáng) 型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的制造方法，該方法包括如下步驟采用碳纖維板作為工裝模板，先將上面板、下面板和蜂窩芯、縱增強(qiáng)桿、橫增 強(qiáng)桿通過(guò)上膠膜、下膠膜粘接。然后整體放入高溫高壓爐中固化成型；蜂窩板固化操作 中均勻布置熱電偶的擺放位置及數(shù)量，確保固化過(guò)程中溫度控制的準(zhǔn)確性，減小蜂窩板 自身、蜂窩板與成型平臺(tái)之間的溫差；固化全過(guò)程中，控制熱電偶間溫差在10°c以內(nèi)。上述上面板、下面板采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂，面板的鋪層方式 為0° /90° /士45°，采取單向碳纖維預(yù)浸布手工鋪層，熱壓罐加熱至180°C、加壓固化成型；固化后通過(guò)機(jī)械加工面板的孔位和外形。上述縱增強(qiáng)桿、橫增強(qiáng)桿，采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂，鋪層方式 為0° 2/士45° /0° 2/士45° ；采用鋪層/纏繞法整體成型成矩形管狀，0°層采用無(wú)緯 膠布鋪層，士45°層采用纏繞法成型；采用真空袋-熱壓罐法固化；縱增強(qiáng)桿、橫增強(qiáng) 桿之間在固化前用鋁合金接頭連接，通過(guò)J133膠固定。本發(fā)明增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板及其制造方法，由于對(duì)面板、膠膜、蜂窩芯、 增強(qiáng)桿等進(jìn)行特定選材，對(duì)制作工藝進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，其中，T800H-12K碳纖維單絲 的拉伸強(qiáng)度>5400MPa，拉伸模量》90GPa，斷裂延伸率>2.1%，線密度>445g/km ； T800H-12K碳纖維面板的拉伸強(qiáng)度淡OOMPa ； J-78B膠膜的膠接剪切強(qiáng)度33Mpa ；蜂窩 夾層結(jié)構(gòu)平壓強(qiáng)度20.60MPa。經(jīng)過(guò)衛(wèi)星的模態(tài)試驗(yàn)、力學(xué)試驗(yàn)(振動(dòng)、噪聲、沖擊)、 熱試驗(yàn)(熱平衡、熱真空)等一系列試驗(yàn)證明，應(yīng)用本發(fā)明增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，結(jié) 構(gòu)質(zhì)量相對(duì)較小，承載能力顯著增強(qiáng)因此，本發(fā)明達(dá)到了結(jié)構(gòu)輕量化的要求，取得了承 載能力強(qiáng)適用范圍廣等有益效果，應(yīng)用前景廣泛。


附圖是本發(fā)明增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記為1.上面板、2上膠膜、3.蜂窩芯、4.縱增強(qiáng)桿、5.橫增強(qiáng)桿、6.下 膠膜、7.下面板。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板及其制造方法為碳纖維面板、鋁蜂窩夾層結(jié) 構(gòu)，由T800H-12K碳纖維面板、J-78B膠膜、蜂窩芯T800H-12K碳纖維增強(qiáng)桿組成。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的第一方面，一種增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的實(shí)施例進(jìn) 行描述。附圖是本發(fā)明增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的結(jié)構(gòu)示意圖。如附圖實(shí)施例所示，該 裝置包括依次粘結(jié)的上面板1、上膠膜2、蜂窩芯3、下膠膜6和下面板7;上面板1的 內(nèi)面粘有上膠膜2、下面板7的內(nèi)面粘有下膠膜6，蜂窩芯3的中間插入有縱增強(qiáng)桿4和 橫增強(qiáng)桿5 ；蜂窩芯3、縱增強(qiáng)桿4和橫增強(qiáng)桿5并列粘連在上膠膜2和下膠膜5中間。本實(shí)施例中上面板1、下面板7采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂，厚度0.3 0.5mm。上膠膜2、下膠膜6采用J-78B，厚度控制在0.10mm 0.20mm，能夠在90°C 左右溫度時(shí)固化。蜂窩芯3采用5_°°4正六邊形有空耐久鋁蜂窩芯子，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度M.47N/ cm?？v增強(qiáng)桿4、橫增強(qiáng)桿5，采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂。下面對(duì)本發(fā)明的第二方面，對(duì)上述增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的制造方法進(jìn)行描 述。該方法包括如下步驟采用碳纖維板作為工裝模板，先將上面板1、下面板7和蜂窩芯3、縱增強(qiáng)桿4、 橫增強(qiáng)桿5通過(guò)上膠膜2、下膠膜6粘接，然后整體放入高溫高壓爐中固化成型。蜂窩板 固化操作中均勻布置熱電偶的擺放位置及數(shù)量，確保固化過(guò)程中溫度控制的準(zhǔn)確性，通 過(guò)減小蜂窩板自身、蜂窩板與成型平臺(tái)之間的溫差，從而減少蜂窩板由于溫差而產(chǎn)生的變形。規(guī)定固化全過(guò)程控制熱電偶間溫差在10°C以內(nèi)。上述上面板1、下面板7采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂，面板的鋪層 方式為0° /90° /士45°，采取單向碳纖維預(yù)浸布手工鋪層，熱壓罐加熱至180°C、加壓 固化成型。固化后通過(guò)機(jī)械加工面板的孔位和外形。上述縱增強(qiáng)桿4、橫增強(qiáng)桿5，采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂，鋪層 方式為0° 2/士45° /0° 2/士45° ；采用鋪層/纏繞法整體成型成矩形管狀，0°層采用 無(wú)緯膠布鋪層，士45°層采用纏繞法成型；固化采用真空袋-熱壓罐法。縱增強(qiáng)桿4、 橫增強(qiáng)桿5之間在固化前用鋁合金接頭連接，通過(guò)J133膠固定。增強(qiáng)桿滿足特定位置適 應(yīng)大載荷的需要。本發(fā)明由于采用特殊材料和工藝，其中T800H-12K碳纖維單絲的拉伸強(qiáng)度 >5400MPa,拉伸模量 >290GPa，斷裂延伸率 >2.1%，線密度 >445g/km ； T800H-12K 碳 纖維面板的拉伸強(qiáng)度^OOMPa ； J-78B膠膜的膠接剪切強(qiáng)度》3Mpa ；蜂窩夾層結(jié)構(gòu)平壓 強(qiáng)度d.60MPa。因此，達(dá)到了承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕的發(fā)明目的。經(jīng)過(guò)衛(wèi)星的模態(tài)試驗(yàn)、力學(xué)試驗(yàn)(振動(dòng)、噪聲、沖擊)、熱試驗(yàn)(熱平衡、熱真 空)等一系列試驗(yàn)證明，本發(fā)明增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板達(dá)到了結(jié)構(gòu)質(zhì)量較輕、承載能 力增加、適用范圍擴(kuò)大的目的。該增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板滿足系統(tǒng)要求，對(duì)于衛(wèi)星結(jié) 構(gòu)減輕重量、增強(qiáng)承載能力具有重大的意義。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)型的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，其特征在于，該裝置包括依次粘結(jié)的上面板[1]、上膠膜[2]、蜂窩芯[3]、下膠膜[6]和下面板[7]；上面板[1] 的內(nèi)面粘有上膠膜[2]、下面板[7]的內(nèi)面粘有下膠膜[6]，蜂窩芯[3]的中間插入有縱增強(qiáng) 桿[4]和橫增強(qiáng)桿[5]；所述的蜂窩芯[3]、縱增強(qiáng)桿[4]和橫增強(qiáng)桿[5]并列粘連在所述的 上膠膜[2]和下膠膜[5]中間。
2.如權(quán)利要求1所述的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，其特征在于所述的上面板[1]、下面板[7] 采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂，厚度0.3 0.5mm。
3.如權(quán)利要求1所述的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，其特征在于所述的上膠膜[2]、下膠膜[6] 采用能夠在90°C左右溫度時(shí)固化的J-78B膠膜，厚度控制在0.10mm 0.20mm。
4.如權(quán)利要求1所述的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，其特征在于所述的蜂窩芯[3]采用5_°°4正 六邊形有孔耐久鋁蜂窩芯子，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度M.47N/cm。
5.如權(quán)利要求1所述的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，其特征在于所述的縱增強(qiáng)桿[4]、橫增強(qiáng) 桿[5]，采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂。
6.—種如權(quán)利要求1所述的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的制造方法，其特征在于，該方法包括如 下步驟采用碳纖維板作為工裝模板，先將上面板[1]、下面板[7]和蜂窩芯[3]、縱增強(qiáng)桿 [4]、橫增強(qiáng)桿[5]通過(guò)上膠膜[2]、下膠膜[6]粘接；然后，整體放入高溫高壓爐中固化成 型；蜂窩板固化操作中均勻布置熱電偶的擺放位置及數(shù)量，確保固化過(guò)程中溫度控制的 準(zhǔn)確性，減小蜂窩板自身、蜂窩板與成型平臺(tái)之間的溫差；固化全過(guò)程中，控制熱電偶 間溫差在10°C以內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的制造方法，其特征在于所述的上 面板[1]、下面板[7]采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂，面板的鋪層方式為 0° /90° /士45°，采取單向碳纖維預(yù)浸布手工鋪層，熱壓罐加熱至180°C、加壓固化成 型；固化后通過(guò)機(jī)械加工面板的孔位和外形。
8.如權(quán)利要求6所述的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板的制造方法，其特征在于所述的縱 增強(qiáng)桿[4]、橫增強(qiáng)桿[5]，采用T800H-12K碳纖維/AG80環(huán)氧樹脂，鋪層方式為 0° 2/士45° /0° 2/士45° ；采用鋪層/纏繞法整體成型成矩形管狀，0°層采用無(wú)緯膠 布鋪層，士45°層采用纏繞法成型；采用真空袋-熱壓罐法固化；縱增強(qiáng)桿[4]、橫增強(qiáng) 桿[5]之間在固化前用鋁合金接頭連接，通過(guò)J133膠固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及衛(wèi)星用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，公開了一種增強(qiáng)型蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，包括上面板[1]的內(nèi)面粘有上膠膜[2]、下面板[7]的內(nèi)面粘有下膠膜[6]，蜂窩芯[3]的中間插入有縱增強(qiáng)桿[4]和橫增強(qiáng)桿[5]；蜂窩芯[3]、縱增強(qiáng)桿[4]和橫增強(qiáng)桿[5]并列粘連在上膠膜[2]和下膠膜[5]中間。本發(fā)明還公開了這種結(jié)構(gòu)板的制造方法，將上述整體膠合后放入高溫高壓爐中固化成型。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)板的結(jié)構(gòu)質(zhì)量相對(duì)偏大、結(jié)構(gòu)承載能力相對(duì)較弱等不足；取得了結(jié)構(gòu)重量輕、承載能力強(qiáng)、適用范圍廣等有益效果。
文檔編號(hào)B32B5/12GK102009501SQ20091019529
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者姚駿, 崔偉, 張紅英, 滿孝穎, 譚時(shí)芳 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)星工程研究所