專利名稱：用于纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件開孔補強的補強片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種補強片。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件已廣泛應(yīng)用于航空、航天等產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)件，因其具有高比 強度、高比剛度、優(yōu)良的減振性、耐疲勞、抗腐蝕等優(yōu)點，應(yīng)用日益廣泛。出 于安裝儀器、減輕重量等需要，常常需要在構(gòu)件上開口 (開孔)，且開口一般
較大，可占到表面積的50%以上，此開口如不進行補強，因為在開口邊緣應(yīng)力 較大，結(jié)構(gòu)的承載能力會大大降低，所以必須進行開口附近進行局部補強。現(xiàn)
有補強方法有兩種 一種方法是先成型部件(構(gòu)件)后，然后再開口，開口后 在開口邊緣用金屬等材料進行鉚接補強，這樣的缺點是零件多，工序多，質(zhì)量 保證困難，結(jié)構(gòu)的可靠性低；另一種方法是復(fù)合材料本體與補強區(qū)域一起成型， 這樣可以省去后續(xù)的加工工序，但如果補強區(qū)很厚，在現(xiàn)場逐單層(每層纖維 預(yù)浸帶約為0. 15 mm)進行補強區(qū)的鋪放，鋪放時間會很長，產(chǎn)品的質(zhì)量不易 控制，開口補強部位操作時間長，成型模具占用時間長，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和效 率。

實用新型內(nèi)容
本實用新型為了解決現(xiàn)有的補強方法存在質(zhì)量不易控制、后續(xù)加工工序 多，占用成型模具時間長、工作效率低的問題，進而提供一種用于纖維增強樹 脂復(fù)合材料構(gòu)件開孔補強的補強片。
本實用新型為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本實用新型所述補強 方法是按照以下步驟實現(xiàn)的步驟一、制備補強片根據(jù)纖維增強樹脂復(fù)合材 料構(gòu)件的開孔大小來設(shè)計補強片的幾何形狀及尺寸，根據(jù)設(shè)計好的補強片的幾 何形狀及尺寸制備補強片模具，在模具上鋪放纖維預(yù)浸帶并進行壓實處理即得 所需的補強片；步驟二、在制備纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件的芯模上鋪放厚度
3Ll為1.5 3咖纖維預(yù)浸帶；步驟三、完成步驟二后，鋪放補強片，所述補強 片套在芯模的凸臺上；步驟四、重復(fù)操作步驟二和步驟三，而且最后再鋪放厚 度Ll為1. 5 3 Mi纖維預(yù)浸帶，使所述纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件本體的厚度 Tl為4. 5 9 mrn、補強厚度T2為4 8咖；步驟五、將外模套裝在鋪放好的纖 維預(yù)浸帶的芯模上，將外模與芯模之間的纖維預(yù)浸帶壓實后固化成型。所述補 強片為環(huán)狀，所述補強片的厚度L2為2 4 ram。
本實用新型具有以下有益效果用本實用新型實施補強，可使補強區(qū)和復(fù) 合材料本體并行生產(chǎn)，實現(xiàn)復(fù)合材料鋪放的裝配式生產(chǎn)，大幅度提高模具的周 轉(zhuǎn)利用率，大大提高了工作效率，縮短產(chǎn)品成型周期，降低本體樹脂的適用期 要求。提高了補強區(qū)的剪切性能，從而提高了結(jié)構(gòu)的整體力學性能。單獨成型 的補強片是加壓成型，補強片各單層(每層約為0. 15 mm)排列緊密，補強片 幾何尺寸精度高，單獨成型的補強片可以實現(xiàn)周向零度纏繞成型，可大幅度提 高纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件開孔的周向剛度，而其它成型方法無法實現(xiàn)此角 度的鋪放。另外，單獨成型的補強片可制定相應(yīng)的檢驗規(guī)程對補強片外觀厚度 等質(zhì)量進行檢驗，大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。補強片與本體所需的纖維預(yù) 浸帶可以并行生產(chǎn)，最后進行裝配式成型，達到補強與本體一體共固化成型， 減少后續(xù)加工工序，提高產(chǎn)品性能。補強片的形狀是任意的，補強片的角度也 可以是任意可設(shè)計的。


圖1是本實用新型所述芯模的主視圖，圖2是圖1的B-B剖面圖，圖3 是圖1的C-C剖面圖，圖4是在芯模鋪放纖維預(yù)浸帶及補強片的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖5是用具體實施方式
一所述方法制作的帶有開孔的纖維增強樹脂復(fù)合材料 構(gòu)件(指可展開構(gòu)件)的平面展開圖，圖6是圖5的A-A剖面圖，圖7是補強 片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是圖7的左剖視圖。
具體實施方式
具體實施方式
一如圖1 8所示，本實施方式所述的纖維增強樹脂復(fù)合 材料構(gòu)件的開孔補強方法是按照以下步驟實現(xiàn)的步驟一、制備補強片根據(jù)
4纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件的開孔大小來設(shè)計補強片的幾何形狀及尺寸，根據(jù) 設(shè)計好的補強片的幾何形狀及尺寸制備補強片模具，在模具上鋪放纖維預(yù)浸帶
并進行壓實處理即得所需的補強片；步驟二、在制備纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu) 件的芯模5上鋪放厚度Ll為1. 5 3 mm纖維預(yù)浸帶(纖維預(yù)浸帶的單層厚度為 0.15 mm,故需鋪放10 20層)；步驟三、完成步驟二后，鋪放補強片3，所述 補強片套在芯模5的凸臺5-l上；步驟四、重復(fù)操作步驟二和步驟三，而且最 后再鋪放厚度Ll為1. 5 3 Mi纖維預(yù)浸帶，使所述纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件 本體的厚度Tl為4. 5 9 mm、補強厚度T2為4 8咖；步驟五、將外模套裝在 鋪放好的纖維預(yù)浸帶的芯模5上，將外模與芯模5之間的纖維預(yù)浸帶壓實后固 化成型，脫模后即得帶有開孔2的纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件1。本實施方式 所述芯模5、外模均為己有技術(shù)。所述補強片3根據(jù)實際需要尺寸規(guī)格不等。
本實施方式所述的纖維預(yù)浸帶由增強材料和基體構(gòu)成，所述增強材料是玻 璃纖維、碳纖維或芳綸纖維其中的一種或幾種混合而成，基體是指膠液，所述 膠液是由環(huán)氧樹脂(或聚酯樹脂)與芳胺固化劑、咪唑促進劑按重量比1: C0.4 0.5): (0.05 0.01)的比例混合制成；將上述膠液制成薄膠膜，再將 單向纖維(玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維其中的一種或幾種)鋪放在薄膠膜上 制成單向碳纖維預(yù)浸帶。為了更有效地提高構(gòu)件的軸向剛度，纖維的鋪放方向 非常接近軸向方向?？紤]到構(gòu)件的整體性以及構(gòu)件本體開口的問題，實際采用 了0° (纖維方向與軸向一致)、±45° (纖維方向與軸向所成角度為±45° ) 單向纖維預(yù)浸帶鋪放加碳纖維環(huán)向纏繞的方法成型構(gòu)件等。
補強片的角度可以實現(xiàn)包括純環(huán)向在內(nèi)的任意角度，在鋪放至一定厚度 后，進行壓實處理，壓實處理可有效降低補強片的孔隙率，保證補強片鋪層中 各單層的鋪放位置。鋪放結(jié)束后，將補強片與補強片樣板進行分離，裝入專用 包裝待用。在復(fù)合材料本體需要進行補強的位置，依次加入補強片3。補強片 與復(fù)合材料本體的鋪層交替放置，以提高補強區(qū)域的剪切性能。待全部產(chǎn)品完 成后，補強片與本體一起進行固化成型，達到開口補強與本體一體成型的目的。
具體實施方式
二如圖6 8所示，本實施方式所述補強片為環(huán)狀，所述 補強片的厚度L2為2 4Mi。
具體實施方式
三本實施方式所述補強片是纖維軸向纏繞型補強片。單獨 成型的補強片可以實現(xiàn)周向零度纏繞成型，可大幅度提高纖維增強樹脂復(fù)合材 料構(gòu)件開孔的周向剛度，而其它成型方法無法實現(xiàn)此角度的鋪放。其它組成及 連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
權(quán)利要求1、一種用于纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件開孔補強的補強片，其特征在于所述補強片為環(huán)狀，所述補強片的厚度L2為2～4mm。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的補強片，其特征在于所述補強片是纖維軸向纏繞型補強片。
專利摘要用于纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件開孔補強的補強片，它涉及一種補強片。本實用新型解決了現(xiàn)有的補強方法存在質(zhì)量不易控制、后續(xù)加工工序多，占用成型模具時間長、工作效率低的問題。用于纖維增強樹脂復(fù)合材料構(gòu)件開孔補強的補強片為環(huán)狀，所述補強片的厚度L2為2～4mm。本實用新型可使補強區(qū)和復(fù)合材料本體并行生產(chǎn)，實現(xiàn)復(fù)合材料鋪放的裝配式生產(chǎn)，大幅度提高模具的周轉(zhuǎn)利用率，大大提高了工作效率，縮短產(chǎn)品成型周期，降低本體樹脂的適用期要求。
文檔編號B29C73/00GK201283659SQ20082009076
公開日2009年8月5日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者劉永琪, 林再文, 巖 梁, 王明寅, 石建軍, 路明坤, 輝 陳 申請人:哈爾濱玻璃鋼研究院