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专利名称：一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411239664.3

专利申请（专利权）人：洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所)
权利人地址：河南省洛阳市洛龙区滨河南路169号

专利发明（设计）人：吴医博,郭留龙,郭浩昌,魏建辉,康逢辉,曹鹏军,施旗

专利摘要：本发明涉及复合材料构件制备技术领域；本发明提供一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，包括步骤一、预处理：选取至少四个L形模具，并裁剪所需尺寸的纤维织物；步骤二、纤维织物铺放：依次铺放纤维织物，并在铺放过程中，对所铺放的纤维织物进行预压操作，形成十字形样件；步骤三、真空辅助处理：在十字形样件下方布设注胶管路，并在十字形样件外侧设置真空袋膜进行密封后，进行气密性检验；步骤四、真空灌注处理；步骤五、固化脱模：得到所需十字形构件；通过本发明所述的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，能够优化制备复合材料十字形构件的工艺，降低制备构件的成本，提高制备构件的力学性能，缩短构件的制备周期。

主权利要求：
1.一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、预处理：选取至少四个L形模具，并裁剪所需尺寸的纤维织物；
步骤二、纤维织物铺放：依次铺放纤维织物，并在铺放过程中，对所铺放的纤维织物进行至少一次预压操作，形成十字形样件；
步骤三、真空辅助处理：在十字形样件下方布设注胶管路，并在十字形样件外侧设置真空袋膜进行密封后，进行气密性检验；
步骤四、真空灌注处理：配置树脂并进行真空灌注处理；
步骤五、固化脱模：通过固化工艺进行固化处理后，清除真空辅助器材，得到所需十字形构件；
其中，L形模具包括第一侧面和第二侧面，第一侧面和第二侧面垂直设置，第一侧面和第二侧面组成L形模具的外侧壁；
此外，步骤二包括：
步骤S21：纤维织物铺放：在四个L形模具外侧铺放第一尺寸的纤维织物；并进行预压处理；
步骤S22：将任意两个L形模具作为一组，形成两组模具，将两组内的两个L形模具外侧相对设置；分别在两组模具内的两个L形模具之间铺设第二尺寸的纤维织物，并进行预压处理；
步骤S23：将两组模具相对设置后，在两组模具之间铺设第三尺寸的纤维织物，并进行预压处理，形成十字形样件。
2.根据权利要求1所述的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，其特征在于，所述步骤一包括：步骤S11：预处理：选取四个L形模具，在四个模具外侧均包覆设置脱模布后，用清洁剂将脱模布外侧擦拭干净待用；
步骤S12：裁剪所需尺寸的纤维织物，并将所裁剪的纤维织物放置在烘箱中，按照预设烘干温度T0℃、预设烘干时间t1进行烘干处理。
3.根据权利要求2所述的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，其特征在于，所述第一侧面的长度为H1mm，第二侧面的长度为H2mm；H1、H2均为正数，H1的取值范围为3mm?20mm，H2的取值范围为150mm?750mm。
4.根据权利要求2所述的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，其特征在于，所述预设烘干温度T0的取值范围为60℃?120℃；预设烘干时间t1的取值范围为0.5h?
4h。
5.根据权利要求2所述的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，其特征在于，所述步骤S11中，L形模具的材质包括碳素钢、合金钢、不锈钢、铝合金、钛合金、PVC泡沫、硬质木板中的任意一种或多种材质。
6.根据权利要求2所述的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，其特征在于，所述第一尺寸的纤维织物、第二尺寸的纤维织物、第三尺寸的纤维织物均设置至少一层。
7.根据权利要求2所述的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，其特征在于，所述步骤三包括：步骤S31：真空辅助处理：在十字形样件下方布设注胶管路；
步骤S32：在十字形样件外侧设置真空袋膜，真空袋膜至少设置一层，将各层真空袋膜均进行密封；密封时，真空袋膜产生的褶皱需要远离制品表面设置；
步骤S33：气密性检验：通过真空泵带动与其连接的抽气管对真空袋膜内部抽气，待真空泵稳定工作后，真空袋膜内部工作气压为K1，关闭真空泵，在预设保压时间t2后，进行真空袋膜内气压检测；
步骤S34：判断是否真空袋膜内部当前气压K2≤预设气压值K0，是，真空袋膜气密性合格，执行步骤四；否，真空袋膜气密性不合格，返回步骤S32。
8.根据权利要求7所述的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，其特征在于，所述K1≤?0.097Mpa。 说明书 : 一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法技术领域[0001] 本发明涉及复合材料构件制备技术领域，具体而言，涉及一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法。背景技术[0002] 十字形接头结构广泛应用于航空、航天、航海及轨道交通等多个领域中。相较于传统的金属材料制备的十字型构件，采用纤维增强树脂基复合材料制备的十字型构件具有更高的比强度和比刚度的特点，且因其质量较轻的优势使其具有更广泛的应用前景。[0003] 现有的研究中，复合材料类的十字型接头制备方法一般为提前做好两个T字形构件，之后采用胶接工艺将其组合进行制备。该种工艺制备的十字形构件的力学性能尤其是拉伸性能较差，难以满足苛刻工况下的使用要求。故而，研究如何提高十字形构件的力学性能，降低制备构件的成本的同时，减小制备构件的周期，具有重要意义。[0004] 发明专利申请号为CN201310325634.X中提出了一种缝纫增强的纤维增强树脂基复合材料十字型接头的整体成型方法，其采用一种利用RTM工艺及引入缝纫增强的RTM工艺将两个T字形构件组合制备十字形构件的方法，研究发现采用RTM工艺制备的十字形构件相较于胶接工艺，具有更优异的耐疲劳性能。而RTM工艺需要提前制备相应的模具，当构件非批量生产或构件体积较大时，模具的成本在构件制备中的占比较高，且构件的制备流程较长。[0005] 专利公开号为CN103518025A中提及一种具有能量吸收作用的外部拉伸结构构件，包括十字形横截面模具，供给到模具中的一定长度的材料具有与相应的成型段的轮廓相匹配的L形横截面。然后将L形横截面长度的材料以嵌套关系在每个段成型表面长轴线的90度角部上层叠。在模具由压缩工具或是装置的作用下，经加热后固化形成十字形碳纤维骨架，但是由于采用该种方法制备十字形碳纤维骨架，仍具有当构件非批量生产或构件体积较大时，模具的成本在构件制备中的占比较高，且构件的制备流程较长的问题。发明内容[0006] 有鉴于此，本发明旨在提出一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，以解决现有技术中存在的采用现有工艺制备复合材料十字形构件时，存在生产成本较高、力学性能较差以及制备周期较长的问题；以此达到能够有效的优化制备复合材料十字形构件的工艺，降低制备构件的成本，提高制备构件的力学性能，缩短构件的制备周期，提升工艺的适应范围，以便于满足不同体积构件的制备。[0007] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：[0008] 本发明涉及的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，所述方法包括以下步骤：[0009] 步骤一、预处理：选取至少四个L形模具，并裁剪所需尺寸的纤维织物；[0010] 步骤二、纤维织物铺放：依次铺放纤维织物，并在铺放过程中，对所铺放的纤维织物进行至少一次预压操作，形成十字形样件；[0011] 步骤三、真空辅助处理：在十字形样件下方布设注胶管路，并在十字形样件外侧设置真空袋膜进行密封后，进行气密性检验；[0012] 步骤四、真空灌注处理：配置树脂并进行真空灌注处理；[0013] 步骤五、固化脱模：通过固化工艺进行固化处理后，清除真空辅助器材，得到所需十字形构件。[0014] 进一步，步骤一包括：[0015] 步骤S11：预处理：选取四个L形模具，在四个模具外侧均包覆设置脱模布后，用清洁剂将脱模布外侧擦拭干净待用；[0016] 步骤S12：裁剪所需尺寸的纤维织物，并将所裁剪的纤维织物放置在烘箱中，按照预设烘干温度T0℃、预设烘干时间t1进行烘干处理。[0017] 进一步，L形模具包括第一侧面和第二侧面，第一侧面和第二侧面垂直设置，第一侧面和第二侧面组成L形模具的外侧壁。[0018] 进一步，第一侧面的长度为H1mm，第二侧面的长度为H2mm；H1、H2均为正数，H1的取值范围为3mm?20mm，H2的取值范围为150mm?750mm。[0019] 进一步，预设烘干温度T0的取值范围为60℃?120℃；预设烘干时间t1的取值范围为0.5h?4h。[0020] 进一步，步骤S11中，L形模具的材质包括碳素钢、合金钢、不锈钢、铝合金、钛合金、PVC泡沫、硬质木板中的任意一种或多种材质。[0021] 进一步，步骤二包括：[0022] 步骤S21：纤维织物铺放：在四个L形模具外侧铺放第一尺寸的纤维织物；并进行预压处理；[0023] 步骤S22：将任意两个L形模具作为一组，形成两组模具，将两组内的两个L形模具外侧相对设置；分别在两组模具内的两个L形模具之间铺设第二尺寸的纤维织物，并进行预压处理；[0024] 步骤S23：将两组模具相对设置后，在两组模具之间铺设第三尺寸的纤维织物，并进行预压处理，形成十字形样件。[0025] 进一步，第一尺寸的纤维织物、第二尺寸的纤维织物、第三尺寸的纤维织物均设置至少一层。[0026] 进一步，步骤三包括：[0027] 步骤S31：真空辅助处理：在十字形样件下方布设注胶管路；[0028] 步骤S32：在十字形样件外侧设置真空袋膜，真空袋膜至少设置一层，将各层真空袋膜均进行密封；密封时，真空袋膜产生的褶皱需要远离制品表面设置；[0029] 步骤S33：气密性检验：通过真空泵带动与其连接的抽气管对真空袋膜内部抽气，待真空泵稳定工作后，真空袋膜内部工作气压为K1，关闭真空泵，在预设保压时间t2后，进行真空袋膜内气压检测；[0030] 步骤S34：判断是否真空袋膜内部当前气压K2≤预设气压值K0，是，真空袋膜气密性合格，执行步骤四；否，真空袋膜气密性不合格，返回步骤S32。[0031] 进一步，K1≤?0.097Mpa。[0032] 相对于现有技术，本发明所述的一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，具有以下有益效果：[0033] 通过所述方法，能够有效优化制备复合材料十字形构件的工艺，降低制备构件的成本，提高制备构件的力学性能，缩短构件的制备周期，提升工艺的适应范围，以便于满足不同体积构件的制备。附图说明[0034] 构成本发明的一部分附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：[0035] 图1为L形模具结构示意图；[0036] 图2a为铺设第一尺寸纤维织物示意图；[0037] 图2b为铺设第二尺寸纤维织物示意图；[0038] 图2c为铺设第三尺寸纤维织物示意图；[0039] 图2d为完成十字形构件铺设示意图；[0040] 图3为所制备的复合材料十字形构件实物图示意图。具体实施方式[0041] 下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的发明概念。然而，这些发明概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。[0042] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0043] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0044] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。[0045] 在现有技术中，传统的由两个T形构件粘接制备复合材料十字形构件，其力学性能尤其是拉伸性能较弱。而已有研究中采用RTM工艺及引入缝纫增强的RTM工艺制备的复合材料十字形构件，该方法需要提前制备好T形构件和RTM工艺所需的模具，其制备周期较长、制备成本较高。[0046] 为了解决现有技术中存在的采用现有工艺制备复合材料十字形构件时，存在生产成本较高、力学性能较差以及制备周期较长的问题；本实施例提出一种真空辅助成型制备复合材料十字形构件的方法，所述方法包括以下步骤：[0047] 步骤一、预处理：选取至少四个L形模具，并裁剪所需尺寸的纤维织物；[0048] 步骤二、纤维织物铺放：依次铺放纤维织物，并在铺放过程中，对所铺放的纤维织物进行至少一次预压操作，形成十字形样件；[0049] 步骤三、真空辅助处理：在十字形样件下方布设注胶管路，并在十字形样件外侧设置真空袋膜进行密封后，进行气密性检验；[0050] 步骤四、真空灌注处理：配置树脂并进行真空灌注处理；[0051] 步骤五、固化脱模：通过固化工艺进行固化处理后，清除真空辅助器材，得到所需十字形构件。[0052] 在本实施中，L形模具设置四个，但具体设置个数并不限于此。[0053] 区别于现有技术中采用T字形构件或是胶粘的设置，所容易带来的制备成本较高、周期较长以及力学性能较差的问题，本申请通过所述方法的设置，无需采用T字形构件，直接在四个简易的L形模具上铺覆所需层数的纤维织物，之后将其直接组合拼接后，利用真空辅助成型即真空灌注一次成型，制备得到纤维增强树脂基复合材料的十字形构件，能够有效优化制备复合材料十字形构件的工艺，降低制备构件的成本，提高制备构件的力学性能，尤其是拉伸性能具有显著提升。缩短构件的制备周期，提升工艺的适应范围，以便于满足不同体积构件的制备。且能够在航空、航天、航海及轨道交通等领域具有广泛的应用前景。[0054] 步骤一包括：[0055] 步骤S11：预处理：选取四个L形模具，在四个模具外侧均包覆设置脱模布后，用清洁剂将脱模布外侧擦拭干净待用；其中，脱模布与模具外侧贴合设置，用于确保包覆有脱模布的模具与纤维织物接触面平整。清洁剂采用乙醇或丙酮。如图1所示，L形模具包括第一侧面和第二侧面，第一侧面和第二侧面垂直设置，第一侧面和第二侧面组成L形模具的外侧壁。第一侧面的长度为H1mm，第二侧面的长度为H2mm。H1、H2均为正数，H1的取值范围为3mm?20mm，H2的取值范围为150mm?750mm，且H1、H2的具体数值根据所需设置。[0056] 步骤S12：裁剪所需尺寸的纤维织物，并将所裁剪的纤维织物放置在烘箱中，按照预设烘干温度T0℃、预设烘干时间t1进行烘干处理；预设烘干温度T0的取值范围为60℃?120℃；预设烘干时间t1的取值范围为0.5h?4h。[0057] 其中，步骤S11中，L形模具的材质包括碳素钢、合金钢、不锈钢、铝合金、钛合金、PVC泡沫、硬质木板中的任意一种或多种材质。有利于极大程度的降低构件制备的成本，提高构件制备的效率。L形模具的表面需要打磨平整，L形模具表面的平整度≤0.2mm。[0058] 步骤S12中纤维织物的种类包括E?玻璃纤维织物、S?玻璃纤维织物、聚丙烯腈基碳纤维织物、沥青基碳纤维、硼纤维、Kevlar纤维、PBO纤维、碳化硅纤维、植物纤维中的任意一种或多种纤维。聚丙烯腈基碳纤维织物的类型包括T300级、T700级、T800级、T1000级、M40级、M45级、M50级中的任意一种或多种。[0059] 通过预处理的设置，能够缩短制备的周期，还能够通过脱模布的设置，有利于实现L形模具的多次利用，减少资源的浪费，此外，还便于十字形构件的脱模，防止构件粘贴在模具上，不便于脱模或是大力脱模过程中对构件造成伤害的问题出现。另外，通过清洗剂对脱模布进行清洗，有利于提高构件的质量，减少杂质的附着。通过实现裁剪所需尺寸的纤维织物，有利于提高制备构件的速度，提升构件的制备效率。进而有利于在较短的生产周期、较低的生产成本的前提下制备出具有优异力学性能的构件。[0060] 步骤二包括：[0061] 步骤S21：纤维织物铺放：在四个L形模具外侧铺放第一尺寸的纤维织物；并进行预压处理；[0062] 步骤S22：将任意两个L形模具作为一组，形成两组模具，将两组内的两个L形模具外侧相对设置，即每组内的两个L形模具铺设有纤维织物层的一侧相对设置；分别在两组模具内的两个L形模具之间铺设第二尺寸的纤维织物，并进行预压处理；[0063] 步骤S23：将两组模具相对设置后，在两组模具之间铺设第三尺寸的纤维织物，并进行预压处理，形成十字形样件。[0064] 其中，第一尺寸的纤维织物、第二尺寸的纤维织物、第三尺寸的纤维织物均设置至少一层。第一尺寸为L形模具弯折处外侧的长度，记为L1mm，L1=H1+H2+α1，第二尺寸记为L2mm，L2=H1+L1+α2，第三尺寸记为L3mm，L3=2(H2+L1)+L2+α3。α1、α2、α3均为偏差值，L1、L2、L3均为正数，L1、L2、L3、α1、α2、α3的具体数值根据所需设置。预压处理操作次数为1?5次，每次预压时间为5min?30min。[0065] 基于纤维织物的铺放会影响十字筋制品最终的成型效果，铺布过程中通过预压处理来调整十字筋的整齐度，能够有效的保证构件中两个筋的垂直度，有利于提高十字形构件的内部结构平整度，提升十字形构件的质量，避免十字形构件内部结构出现缺陷的可能性。[0066] 步骤三包括：[0067] 步骤S31：真空辅助处理：在十字形样件下方布设注胶管路，注胶口设置至少一个，优选的，注胶口设置个数为1?3个；[0068] 步骤S32：在十字形样件外侧设置真空袋膜，真空袋膜至少设置一层，将各层真空袋膜均进行密封；其中，真空袋膜层数设置为1?2层；密封时，真空袋膜产生的褶皱需要远离制品表面设置；[0069] 步骤S33：气密性检验：将各层真空袋膜完成密封后，通过真空泵带动与其连接的抽气管对真空袋膜内部抽气，待真空泵稳定工作后，真空袋膜内部工作气压为K1，关闭真空泵，在预设保压时间t2后，进行真空袋膜内气压检测；[0070] 步骤S34：判断是否真空袋膜内部当前气压K2≤预设气压值K0，是，真空袋膜气密性合格，执行步骤四；否，真空袋膜气密性不合格，返回步骤S32。[0071] 其中，K1≤?0.097Mpa，预设保压时间t2的取值范围为5min?20min；预设气压值K0为?0.095MPa。[0072] 通过真空辅助处理的设置，能够通过注胶管路的设置，为后续十字形构件的制备做铺垫，便于构件注胶操作，将注胶管路设置在十字形构件的下方，还有利于避免注胶管路对十字型构件的表面产生压力，以至于影响构件的平整度，通过气密性检测，有利于防止注胶过程中出现漏胶的现象出现，既能够保障构件制备的安全性和稳定性，又能够节约资源。[0073] 步骤四包括：[0074] 步骤S41：真空灌注处理：根据所需选取树脂、助剂；[0075] 步骤S42：根据所选取的树脂种类和助剂的种类，按照所需比例配置树脂，并将搅拌均匀后，充分静置消泡备用；[0076] 步骤S43：采用真空灌注工艺将备用的树脂通过注胶管注入真空袋膜内部的十字形样件中。[0077] 其中，步骤S41中的树脂种类包括环氧树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚酰胺树脂中的任意一种或多种。[0078] 通过真空灌注的方式注入树脂，有利于减少所需制备的构件的缺陷，提高构件的表面质量，提升构件的结构强度的同时，保障构件重量较轻，提高构件制备的生产效率，增强构件制备方法的可重复性，还有利于减小污染的产生，有利于保护环境。[0079] 步骤五包括：[0080] 步骤S51：固化脱模：按照所选树脂推荐的固化工艺进行固化及后固化处理，得到十字形试件；[0081] 步骤S52：清除真空辅助器材，即清除脱模布、真空袋膜、注胶管路、L形模具；[0082] 步骤S53：清除十字形试件上的飞边，得到十字形构件；[0083] 步骤S54：检查十字形构件成型质量，判断所制备的十字形构件是否满足无气泡、无缺胶中的任意一种或多种缺陷，是，得到所需十字形构件，否，所制备十字形构件不合格。[0084] 其中，步骤S54中，所需纤维增强树脂基复合材料十字形构件中筋的长度H3的取值范围为5mm?40mm，如图3所示；十字形构件的高度H4的取值范围为60mm?80mm；十字形构件的总长度H5的取值范围为300mm?1500mm。[0085] 需要注意的是，选择不同的纤维织物和树脂种类，能够制备不同力学性能的纤维增强树脂基复合材料十字形构件。[0086] 通过按照所选树脂推荐的固化工艺进行固化，具有针对性的进行固化处理，有利于提高构件的固化效率，通过清除真空辅助器材后，进行构件质量检测，有利于避免不合格构件混入，提高构件的合格率。[0087] 实施例1[0088] 步骤一、将四个采用合金钢制备的简易L形模具用脱模布包覆，并确保与纤维织物接触的面粘贴平整后，用乙醇将其表面擦拭干净待用；其中，四个简易L形模具的尺寸均为H1为8mm，高度90mm，H2为150mm。[0089] 裁剪与L形模具各个尺寸匹配的E玻璃纤维织物，放置于60℃?100℃的烘箱中烘干1h?5h；[0090] 步骤二、纤维织物铺放：首先在四个L形模具上铺放5?15层合适尺寸的纤维织物，之后将两个L形模具作为一组，在两个模具中间铺放5?20层织物，之后再在两组中间铺放5?15层纤维织物，纤维织物铺放的示意图，如图2a?2d所示，该铺布过程中预压1?3次，预压时间为10min?20min，预压过程中调整十字筋的整齐度，所制备的十字筋长度H3在3mm?15mm之间；[0091] 步骤三、管路设置与真空袋膜密封：注胶管沿着十字形构件下方布置，注胶口设置为1?3个；使用1?2层袋膜密封，密封时，需要防止真空袋膜产生的褶皱出现在制品表面。[0092] 气密性检验：将袋膜完成密封后，进行气密性检验，真空泵稳定工作后压力≤?0.097MPa，关闭真空泵保压5min?30min后，压力≤?0.095MPa即认为合格；[0093] 步骤四、树脂配置与灌注：按照选定的能够常温固化的环氧树脂种类和对应的固化剂，按照一定的比例配置树脂，搅拌均匀后充分静置消泡备用，采用真空灌注工艺进行制备；[0094] 步骤五、固化脱模：按照树脂推荐的固化工艺进行固化及后固化处理，之后清除真空辅材、飞边，检查试件成型质量，确保无气泡、无缺胶中的任意一种或多种缺陷，即得到所需十字形构件。[0095] 实施例2[0096] 步骤一、将四个采用PVC泡沫制备的简易L形模具用脱模布包覆，并确保与纤维织物接触的面粘贴平整后，用乙醇将其表面擦拭干净待用；其中，四个简易L形模具的尺寸均为H1为20mm，高度90mm，H2为1500mm。[0097] 裁剪与L形模具各个尺寸匹配的S玻璃纤维织物，放置于60℃?100℃的烘箱中烘干1h?5h；[0098] 步骤二、纤维织物铺放：首先在四个L形模具上铺放5?15层合适尺寸的纤维织物，之后将两个L形模具作为一组，在两个模具中间铺放5?20层织物，之后再在两组中间铺放5?15层纤维织物，纤维织物铺放的示意图，如图2a?2d所示，该铺布过程中预压1?3次，预压时间为10min?20min，预压过程中调整十字筋的整齐度，所制备的十字筋厚度在3mm?15mm之间；[0099] 步骤三、管路设置与真空袋膜密封：注胶管沿着十字形构件下方布置，注胶口设置为1?3个；使用1?2层袋膜密封，密封时，需要防止真空袋膜产生的褶皱出现在制品表面。[0100] 气密性检验：将袋膜完成密封后，进行气密性检验，真空泵稳定工作后压力≤?0.097MPa，关闭真空泵保压5min?30min后，压力≤?0.095MPa即认为合格；[0101] 步骤四、树脂配置与灌注：按照选定的高强型乙烯基酯树脂种类和对应的固化剂，按照一定的比例配置树脂，搅拌均匀后充分静置消泡备用，采用真空灌注工艺进行制备；[0102] 步骤五、固化脱模：按照树脂推荐的固化工艺进行固化及后固化处理，之后清除真空辅材、飞边，检查试件成型质量，确保无气泡、无缺胶中的任意一种或多种缺陷，即得到所需十字形构件。[0103] 实施例3[0104] 步骤一、将四个采用铝合金制备的简易L形模具用脱模布包覆，并确保与纤维织物接触的面粘贴平整后。用乙醇将其表面擦拭干净待用；其中，四个简易L形模具的尺寸均为H1为10mm，高度90mm，H2为150mm。[0105] 裁剪与L形尺寸匹配的T300级碳纤维织物，放置于60℃?100℃的烘箱中烘干1h?5h；[0106] 步骤二、纤维织物铺放：首先在四个L形模具上铺放5?15层合适尺寸的纤维织物，之后将两个L形模具作为一组，在两个模具中间铺放5?20层织物，之后再在两组中间铺放5?15层纤维织物，纤维织物铺放的示意图，如图2a?2d所示，该铺布过程中预压1?3次，预压时间为10min?20min，预压过程中调整十字筋的整齐度，所制备的十字筋厚度在3min?15mm之间；[0107] 步骤三、管路设置与真空袋膜密封：注胶管沿着十字形构件下方布置，注胶口设置为1?3个；使用1?2层袋膜密封，密封时，需要防止真空袋膜产生的褶皱出现在制品表面。[0108] 气密性检验：将袋膜完成密封后，进行气密性检验，真空泵稳定工作后压力≤?0.097MPa，关闭真空泵保压5?30min后，压力≤?0.095MPa即认为合格；[0109] 步骤四、树脂配置与灌注：按照选定的高强型乙烯基酯树脂种类和对应的固化剂，按照一定的比例配置树脂，搅拌均匀后充分静置消泡备用，采用真空灌注工艺进行制备；[0110] 步骤五、固化脱模：按照树脂推荐的固化工艺进行固化及后固化处理，之后清除真空辅材、飞边，检查试件成型质量，确保无气泡、无缺胶中的任意一种或多种缺陷，即得到所需十字形构件。[0111] 实施例4[0112] 步骤一、将四个采用碳素钢制备的简易L形模具用脱模布包覆，并确保与纤维织物接触的面粘贴平整后，用乙醇将其表面擦拭干净待用；其中，四个简易L形模具的尺寸均为H1为8mm，高度90mm，H2为150mm。[0113] 裁剪与L形尺寸匹配的T700级碳纤维织物，放置于80℃?120℃的烘箱中烘干1h?5h；[0114] 步骤二、纤维织物铺放：首先在四个L形模具上铺放5?15层合适尺寸的纤维织物，之后将两个L形模具作为一组，在两个模具中间铺放5?20层织物，之后再在两组中间铺放5?15层纤维织物，纤维织物铺放的示意图，如图2a?2d所示，该铺布过程中预压1?3次，预压时间为10min?20min，预压过程中调整十字筋的整齐度，所制备的十字筋厚度在3min?15mm之间；[0115] 步骤三、管路设置与真空袋膜密封：注胶管沿着十字形构件下方布置，注胶口设置为1?3个；使用1?2层袋膜密封，密封时，需要防止真空袋膜产生的褶皱出现在制品表面；[0116] 气密性检验：将袋膜完成密封后，进行气密性检验，真空泵稳定工作后压力≤?0.097MPa，关闭真空泵保压5?30min后，压力≤?0.095MPa即认为合格；[0117] 步骤四、树脂配置与灌注：按照选定的高强型乙烯基酯树脂种类和对应的固化剂，按照一定的比例配置树脂，搅拌均匀后充分静置消泡备用，采用真空灌注工艺进行制备；[0118] 步骤五、固化脱模：按照树脂推荐的固化工艺进行固化及后固化处理，之后清除真空辅材、飞边，检查试件成型质量，确保无气泡、无缺胶中的任意一种或多种缺陷，即得到所需十字形构件。[0119] 实施例5[0120] 步骤一、将四个采用硬质木板制备的简易L形模具用脱模布包覆，并确保与纤维织物接触的面粘贴平整后，用乙醇将其表面擦拭干净待用；其中，四个简易L形模具的尺寸均为H1为20mm，高度90mm，H2为150mm。[0121] 裁剪与L形尺寸匹配的Kevlar纤维织物，放置于60℃?100℃的烘箱中烘干1h?5h；[0122] 步骤二、纤维织物铺放：首先在四个L形模具上铺放5?15层合适尺寸的纤维织物，之后将两个L形模具作为一组，在两个模具中间铺放5?20层织物，之后再在两组中间铺放5?15层纤维织物，纤维织物铺放的示意图，如图2a?2d所示，该铺布过程中预压1?3次，预压时间为10min?20min，预压过程中调整十字筋的整齐度，所制备的十字筋厚度在3min?15mm之间；[0123] 步骤三、管路设置与真空袋膜密封：注胶管沿着十字形构件下方布置，注胶口设置为1?3个；使用1?2层袋膜密封，密封时，需要防止真空袋膜产生的褶皱出现在制品表面；[0124] 气密性检验：将袋膜完成密封后，进行气密性检验，真空泵稳定工作后压力≤?0.097MPa，关闭真空泵保压5?30min后，压力≤?0.095MPa即认为合格；[0125] 步骤四、树脂配置与灌注：按照选定的低粘度常温固化环氧树脂种类和对应的固化剂，按照一定的比例配置树脂，搅拌均匀后充分静置消泡备用，采用真空灌注工艺进行制备；[0126] 步骤五、固化脱模：按照树脂推荐的固化工艺进行固化及后固化处理，之后清除真空辅材、飞边，检查试件成型质量，确保无气泡、无缺胶中的任意一种或多种缺陷，即得到所需十字形构件。[0127] 对比例：[0128] 首先通过所需模具制备两个T字型构件，然后，使用黏胶剂将制备得到的两个T字型构件进行粘接，得到所需十字形构件。[0129] 通过对实施例1?5和对比例中所制备得到的十字形构件进行力学性能测量，得到不同体系十字形构件的最大拉伸力值数据，如下表1所示：[0130] 表1[0131][0132] 通过表1能够看出：通过本申请的制备方法，制备得到的十字形构件的最大拉伸力值远大于现有技术中通常采用的T型构件粘接制备十字形构件的最大拉伸力值，故而更进一步说明，本申请中制备的十字形构件具有良好的拉伸性能，且能够解决现有技术中制备十字形构件所面临的力学性能差的问题。[0133] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：河南

专利申请日期：2024-09-05

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118752805B