多个复合材料预制体的一次固化成型是通过模具工装的定位限定作用将之组合在一起。复合材料共固化成型需要首先对各个预制体进行铺贴成型,再按照目标构件结构的设计在模具的辅助下进行组合,最后进行封装、抽真空、加热加压成型。需要注意的是,多个复合材料预制体的材料需为同一种材料,或材料内部基体树脂的固化制度相同,这样才能确保多个复合材料预制体在同一固化工艺条件下进行一次成型。
常见采用一次共固化成型的复合材料构件,主要以长桁蒙皮壁板类复合材料构件居多,下面以典型“工”形复合材料壁板构件为例进行说明。“工”形复合材料壁板构件分为“工”形长桁和蒙皮两部分,在进行固化成型前,需要利用成型模具分别对“工”形长桁部分和蒙皮部分进行铺贴,同时通过模具的限定作用将两者的几何位置进行限定和组合,两部分结合处可铺贴新的预浸料层,也可直接贴合。最后,对组合后的预制体进行封装加热加压固化成型(图1)。
图1 “工”形复合材料一次共固化成型示意图
针对已经固化的构件和未固化的构件预制体,或者是蜂窝夹层结构的复合材料层合板部分和蜂窝芯部分,采用高分子胶膜进行胶接,其组合体通过固化最终成型的过程。
下面以典型T形复合材料壁板构件为例对其胶接共固化成型工艺进行简单说明。T形复合材料壁板构件分为T形长桁和蒙皮两部分,在进行固化成型前,需要利用成型模具分别对T形长桁部分和蒙皮部分进行铺贴,然后对T形长桁和蒙皮部分进行单独固化或铺贴预制件,并将已固化的部分和未固化的部分,通过模具的限定作用将两者的几何位置进行限定和组合,两部分结合处铺贴高分子胶膜进行胶接。最后,对组合后的预制体进行封装加热加压固化成型(图2)。
图2 T形复合材料加筋壁板构件胶接共固化成型示意图
复合材料共固化成型常借助热压罐成型工艺来实现,由于其成型的构件密实、尺寸公差小、孔隙率相对较低,成型模具相对简单、制造过程工艺稳定性较好,尤其适合航空航天领域大型结构的复杂型面蒙皮、壁板和壳体等结构的成型。