航天复合材料成型工艺概述
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复合材料成型工艺及应用一、复合材料的概念复合材料是由两种或两种以上的材料组成,具有不同的物理和化学性质,经过一定的工艺方法制成一种新型材料。
常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维、芳纶纤维等。
二、复合材料成型工艺1.手工层叠法手工层叠法是最基本的复合材料成型方法,通常用于制作小批量产品。
该方法需要将预先剪裁好的纤维与树脂依次层叠,再通过压力和温度进行固化。
2.真空吸塑法真空吸塑法是将预先剪裁好的纤维与树脂放置在模具内,然后通过抽气将模具内外产生压差,使树脂浸润纤维,并在高温高压下进行固化。
3.自动化层叠法自动化层叠法是利用机器自动完成纤维和树脂的层叠,提高了生产效率和产品质量。
4.注塑成型法注塑成型法是将树脂加热至熔点后注入模具中,再通过高压将树脂注入纤维中,最后在高温下固化成型。
5.压缩成型法压缩成型法是将预先剪裁好的纤维和树脂放置在模具内,再通过压力将其压实,并在高温下进行固化。
三、复合材料的应用1.航空航天领域复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,在航空航天领域得到广泛应用。
如飞机机身、翼面等部件都采用了复合材料制造。
2.汽车工业汽车工业也是复合材料的重要应用领域。
复合材料可以减轻汽车自重,提高汽车性能和燃油经济性。
3.建筑领域建筑领域也开始采用复合材料作为建筑结构材料,如玻璃钢屋面、墙板等。
4.体育器材体育器材如高尔夫球棒、网球拍等也采用了碳纤维等复合材料制造,提高了器材的性能和使用寿命。
5.医疗领域复合材料在医疗领域也得到了广泛应用,如人工关节、牙科修复等。
四、复合材料的优缺点1.优点:(1)轻质高强:比同体积的钢材强度高5-10倍,比重只有铝的1/4。
(2)耐腐蚀:不易受化学物质侵蚀。
(3)设计灵活:可以根据需要设计成各种形状和尺寸。
2.缺点:(1)制造成本较高:制造过程需要较高的技术和设备投入。
(2)易受损伤:复合材料容易产生微裂纹,一旦受到外力撞击,就会导致破坏。
五、结语复合材料作为一种新型材料,在各个领域得到了广泛应用。
航空复合材料的制备工艺航空复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法组合而成的新材料,具有较高的强度、刚度和耐热性能,广泛应用于航空领域。
航空复合材料的制备工艺是指将不同的材料进行组合和加工的过程,下面将详细介绍航空复合材料的制备工艺。
航空复合材料的制备工艺主要包括预浸料制备、层叠、固化和后处理等步骤。
首先是预浸料制备,预浸料是指将纤维材料浸渍在树脂中形成预浸料片,用于后续的层叠工艺。
预浸料的制备过程中,需要根据具体需求选择合适的纤维材料和树脂,并通过浸渍和固化等步骤使其达到所需性能。
其次是层叠,层叠是将预浸料片按照设计要求的层次结构进行叠放,形成整体结构。
在层叠过程中,需要注意纤维的定向、层次的选择以及预浸料片的叠放方式,以保证最终制备出的复合材料具有理想的性能。
然后是固化,固化是指通过加热或加压等方式使预浸料中的树脂发生化学反应,将纤维材料牢固地粘结在一起。
固化过程中需要控制温度、压力和时间等参数,以确保复合材料内部的树脂能充分固化,达到预期的性能要求。
最后是后处理,后处理是指对固化后的复合材料进行修整、加工和表面处理等工艺。
修整包括修剪、修平等操作,以使复合材料的尺寸和形状符合设计要求。
加工包括钻孔、切割等工艺,以适应具体的应用场景。
表面处理则是对复合材料的外表面进行涂覆、喷漆等处理,以提高其美观性和耐用性。
总的来说,航空复合材料的制备工艺包括预浸料制备、层叠、固化和后处理等步骤。
这些工艺的选择和操作对最终制备出的复合材料性能起着关键作用。
随着科技的不断进步,航空复合材料的制备工艺也在不断改进和创新,以满足航空领域对材料性能和质量的不断提高的需求。
通过不断优化制备工艺,航空复合材料的应用范围将会更加广泛,为航空工业的发展做出更大的贡献。
复合材料的成型工艺复合材料是指由两种或以上组分构成的材料,通过合理的配比和加工工艺,在性质上综合体现出超过单一组分材料的优良性能,具有较好的力学、物理、化学和生物性能等特点。
常见的复合材料有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷基复合材料等。
手工层叠成型是最早应用的成型工艺之一,适用于一些特殊形状的复合材料构件的制作。
这种成型工艺的原理是将预浸料层叠在一起,然后经过压力和温度处理使其固化成形。
虽然这种成型工艺操作简单、成本较低,但其生产效率低,工艺控制和质量控制困难。
注塑是一种常用的复合材料成型工艺,广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
其原理是将预制的纤维增强材料与树脂熔融混合,通过模具将混合物注入至需要的形状中,然后冷却固化。
挤出是一种制备复合材料的连续成型工艺,适用于纤维增强材料含量较高的构件的制备。
其原理是将纤维和树脂混合物挤出成型,通过模具成形后冷却固化。
这种成型工艺能够快速制备大批量的复合材料构件,成本相对较低。
压制是一种常见的复合材料成型工艺,适用于制备高精度、大尺寸的构件。
其原理是将预制的纤维增强材料与树脂层叠放置在模具中,在一定的温度和压力下进行压制成型,然后冷却固化。
压制工艺对模具的要求较高,但可以获得较高的成品质量。
浸渍是将纤维增强材料浸透在树脂中,然后通过挤压或真空吸取等方式使其充分饱和,然后进行固化成型的工艺。
这种成型工艺适用于复杂形状、大尺寸的构件制备,但对工艺环境要求较高。
自动层叠成型是一种用于制备大型、高强度和高精度的复合材料构件的成型工艺。
其原理是通过自动层叠机械将纤维增强材料与树脂按照设计要求进行层叠,并进行热压成型。
该工艺可以实现连续、高效的生产,但对设备的要求较高。
综上所述,复合材料的成型工艺多样,选择合适的成型工艺可以有效提高复合材料的成品率和质量。
不同的复合材料成型工艺在应用领域、成本、工艺控制等方面存在差异,需要根据具体需求进行选择。
复合材料模压成型工艺过程复合材料模压成型工艺是一种常见的制造工艺,在航空航天、汽车、船舶等领域都有广泛应用。
该工艺通过将不同材料进行层叠组合,然后加热和压缩,使之形成具有优异性能的复合材料制品。
下面将介绍复合材料模压成型工艺的过程。
第一步:预处理在进行复合材料模压成型之前,首先需要对原材料进行预处理。
一般来说,原材料包括树脂基体以及增强材料,如碳纤维、玻璃纤维等。
在预处理阶段,要确保原材料的表面清洁,去除杂质和水分,以保证最终制品的质量。
第二步:层叠组合在预处理完成后,根据设计要求将树脂基体和增强材料进行层叠组合。
通常采用的方式是交替叠放树脂基体和增强材料,以增强材料为主,树脂基体为粘合剂。
这样可以有效提高复合材料制品的强度和硬度。
第三步:放入模具层叠组合完成后,将其放入事先设计好的模具中。
模具的形状和尺寸应与最终产品保持一致。
模具的表面通常需要做防粘处理,以便后续脱模。
第四步:加热放入模具后,通过加热的方式使原材料变软熔化并充分流动。
加热的温度和时间需要根据原材料的种类和厚度来确定,以确保完全固化。
第五步:压缩在原材料充分加热后,施加高压力,将原材料与模具内壁充分接触,使其形成预定形状。
压力的大小和持续时间也需要经过精确控制,以防止产生气泡或松动现象。
第六步:冷却经过加热和压缩后,复合材料开始冷却固化。
在这个过程中,保持模具的压力不变,直至完全固化为止。
冷却时间的长短取决于原材料的性质和厚度。
第七步:脱模当复合材料完全固化后,打开模具,将制成的复合材料制品取出。
在脱模的过程中,需要小心操作,以避免损坏制品表面或内部结构。
通过以上步骤,复合材料模压成型工艺完成。
这种工艺具有制作周期短、成本低、制品质量高等优点,因此在工业生产中得到广泛应用。
复合材料制品具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点,在现代制造业中发挥着重要作用,也在未来的发展中将有更广阔的应用前景。
航天复合材料航天复合材料是指用于航天器的结构材料,具有轻质、高强度、高刚度和耐高温等特点,能够满足航天器在高速、高温、高压等极端环境下的使用要求。
航天复合材料由多种不同种类的材料通过复合工艺制成。
其中最常用的材料是碳纤维、玻璃纤维和复合树脂。
碳纤维具有高强度、高模量、低密度的特点,可以有效减轻航天器的重量。
玻璃纤维则具有良好的抗热膨胀性能,能够适应航天器在高温环境下的使用要求。
复合树脂作为粘合剂,能够有效固定纤维,提高复合材料的整体性能。
航天复合材料的制造过程通常包括预浸料、层叠和热固化等步骤。
预浸料是将纤维和树脂预先混合,形成一种类似薄膜状的材料。
层叠是将多层预浸料叠加在一起,通过粘合剂将它们粘合在一起。
热固化是将层叠好的复合材料放入热压机中,经过高温和高压的作用,使树脂固化,最终形成坚固的航天复合材料。
航天复合材料具有许多优点。
首先,它们具有轻质的特点,可以减轻航天器的重量,降低发射成本。
其次,航天复合材料具有高强度和高刚度,能够抵抗外界环境对航天器的冲击和振动,提高航天器的抗疲劳性能。
此外,航天复合材料还具有良好的抗高温和抗热膨胀性能,能够适应航天器在高温环境下的使用要求。
然而,航天复合材料也存在一些缺点。
首先,航天复合材料的制造成本较高,制造工艺也较为复杂,需要较高技术水平和设备投入。
其次,航天复合材料对环境的适应性较差,容易受到氧化、紫外线等外界因素的影响,导致材料的性能下降。
总之,航天复合材料是航天器的关键结构材料,具有轻质、高强度、高刚度和耐高温等特点,可以满足航天器在极端环境下的使用要求。
随着科技的发展和制造工艺的改进,航天复合材料的性能和应用范围将得到进一步提升。
rtm工艺流程RTM工艺流程RTM(Resin Transfer Molding)是一种常用的复合材料成型工艺,广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
本文将介绍RTM工艺的流程及其特点。
一、工艺流程概述RTM工艺是一种封闭模具内注塑的工艺,主要包括以下几个步骤:1. 模具准备:首先,根据产品的形状和尺寸要求,制作模具。
模具可以采用金属或复合材料制成,具有良好的密封性和耐高温性能。
2. 布料预处理:在RTM工艺中,通常使用预浸料(prepreg)作为增强材料。
预浸料是一种纤维增强树脂复合材料,需要在成型前进行预处理。
预处理包括解冻、切割和堆叠等步骤,以确保预浸料的性能和质量。
3. 模具封闭:将预处理好的布料堆叠在模具的一侧,然后将模具封闭。
模具的封闭可以采用机械夹紧或真空吸附等方式,以确保模具内的压力和温度稳定。
4. 树脂注入:在模具封闭后,通过注射设备将树脂注入模具内。
树脂可以是热固性树脂,如环氧树脂或聚酯树脂。
注入过程需要控制注射速度和压力,以确保树脂充分渗透纤维增强材料。
5. 固化成型:树脂注入后,需要进行固化过程。
固化可以通过热固化或光固化等方式进行。
固化时间和温度需要根据树脂的性质和产品要求进行控制。
6. 模具开启:在树脂固化后,打开模具,取出成型件。
成型件具有优良的力学性能和表面质量。
二、RTM工艺的特点RTM工艺相比其他成型工艺具有以下特点:1. 成型件质量高:由于RTM工艺采用封闭模具,可以有效控制树脂的渗透和固化过程,从而获得高质量的成型件。
2. 复杂形状成型:RTM工艺适用于复杂形状的产品制造,可以满足各种工程要求。
3. 纤维含量高:RTM工艺可以实现高纤维含量的复合材料制造,提高产品的强度和刚度。
4. 自动化程度高:RTM工艺可以实现自动化生产,提高生产效率和一致性。
5. 环保节能:RTM工艺中的树脂可以回收再利用,减少了废料的产生,符合环保要求。
总结:RTM工艺是一种先进的复合材料成型工艺,具有高质量、适用于复杂形状、高纤维含量、自动化程度高和环保节能等特点。
复合材料的成型工艺图1:热固性复合材料最基本的制备方法是手糊,通常包括将干层或半固化片层用手铺设到模具上,形成一个积层。
图中展示的是自由宇航公司的技术员(佛罗里达州墨尔本)正在通过手糊工艺加工一个碳/环氧预浸料,将用于制造通用航空飞机部件。
资料来源:自由宇航公司在复合材料的加工成型过程中会使用一系列模具,用来给未成形的树脂及其纤维增强材料提供一个成型的平台。
手糊(hand layup)成型是热固性复合材料最基本的制备方法,即通过人工将干层或半固化片层铺设到模具上,形成一个积层。
铺层方式分为两种:一种称为干法铺层,是先铺层后将树脂浸润(例如,通过树脂渗透方式)到干铺层上的方式,另一种方式是湿法铺层,即先浸润树脂后铺层的顺序。
现在普遍使用的固化方式可以分为以下几种:最基本的是室温固化。
不过,如果提高固化温度的话,固化进程也会相应加快。
比如通过烤箱固化,或使用真空袋(vacuum ba g)通过高压釜固化。
如果采用高压釜固化的话,真空袋内通常会包含透气膜,被放置在经手糊的半成型制品上,再连接到高压釜上,等最终固化完成后再将真空袋撤去。
在固化过程中,真空袋的作用是将产品密封在模具和真空袋之间,通过抽真空对产品均匀加压,将产品中汇总的气体排出,从而使产品更加密实、力学性能更好。
图2:热压釜独有的高温和高压条件使其成为完成热固性树脂零部件的固化的重要工具。
控制软件的改进则能够帮助经营者提高35-40%的生产量。
同时,一些新的树脂配方正在开发当中,将通过低压固化处理。
图中是Helicomb国际公司(俄克拉荷马州塔尔萨)的一名操作人员正在使用高压釜进行固化处理。
来源:Helicomb国际公司许多高性能热固性零件都需要在高热高压的条件下完成固化。
但是高压釜(Autocl aves)的设备成本和操作成本都较昂贵。
采购高压釜设备的制造商通常会一次性固化一定数量的部件。
对于高压釜的温度,压力,真空和惰性气体(inert atmosphere)等一系列参数,计算机系统能帮助实现远程甚至无人监控和检测,并最大限度地提高该技术的利用效率。
复合材料拉挤+编织成型工艺介绍一、工艺简介复合材料拉挤+编织成型工艺是一种先进的复合材料制造技术,结合了拉挤工艺和编织工艺的优点,能够生产出高性能、高强度、高刚度的复合材料制品。
这种工艺可以广泛应用于航空航天、建筑、汽车、体育器材等领域。
二、工艺流程1. 准备材料:根据制品要求选择合适的增强纤维、树脂以及其他辅助材料。
2. 纤维编织:将增强纤维编织成预设的形状和尺寸,形成编织预制件。
3. 树脂注入:将树脂注入到编织预制件中,使纤维完全浸渍在树脂中。
4. 预固化:在一定温度和压力下进行预固化,使树脂初步固化。
5. 拉挤成型:将预固化的编织预制件通过拉挤模具进行拉挤成型,进一步压缩和排除多余的树脂。
6. 加热固化:在高温下进行加热固化,使树脂完全固化,形成最终的复合材料制品。
7. 冷却和后处理:将制品冷却至室温,并进行必要的后处理,如切割、打磨等。
三、优点和特点1. 高性能:复合材料拉挤+编织成型工艺可以生产出高性能的复合材料制品,具有高强度、高刚度、耐腐蚀等优点。
2. 结构紧凑:这种工艺可以生产出结构紧凑、轻量化的复合材料制品,适用于对重量有较高要求的领域。
3. 可设计性强:可以根据实际需求定制不同的编织预制件和制品尺寸,具有较强的可设计性。
4. 加工效率高:整个工艺流程自动化程度高,加工效率高,可大幅缩短制品生产周期。
5. 环保可持续:该工艺使用的材料多为环保型材料,废弃物可回收再利用,有利于环保和可持续发展。
四、应用领域1. 航空航天领域:复合材料拉挤+编织成型工艺可以用于制造飞机结构件、航天器部件等高性能复合材料制品。
2. 建筑领域:可以用于制造桥梁、建筑支撑结构等高性能复合材料制品,提高建筑物的安全性和耐久性。
3. 汽车领域:可以用于制造汽车车身面板、车架等部件,提高汽车轻量化水平和燃油经济性。
4. 体育器材领域:可以用于制造高尔夫球杆、滑雪板等高性能体育器材,提高运动员竞技水平和运动体验。
复合材料成型工艺引言复合材料是由两种或两种以上的材料组成的,具有优异的力学性能和化学性能的材料。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、建筑和体育器材等领域。
复合材料的成型工艺对于最终产品的质量和性能起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的复合材料成型工艺。
压缩成型简介压缩成型是一种常见的复合材料成型工艺,其基本原理是在高压和高温下将材料固化为所需形状。
该工艺适用于制备具有较大平面尺寸和较简单形状的复合材料制品。
工艺步骤压缩成型的工艺步骤通常包括以下几个步骤:1.材料预处理:将所需的纤维和基体材料进行预处理,以去除杂质和增强其性能。
2.材料层叠:将预处理后的纤维和基体层叠在一起,形成所需形状的复合材料。
3.加热和压缩:将复合材料置于温度和压力控制设备中,进行加热和压缩,以使其固化为最终形状。
4.冷却和固化:完成压缩成型后,将产品冷却至室温,使其固化。
应用案例压缩成型常用于制备平板、管道和简单几何形状的复合材料制品。
例如,在航空航天领域,压缩成型工艺常用于制备飞机机身和结构件。
注射成型简介注射成型是一种适用于制备复杂形状的复合材料制品的成型工艺。
该工艺通过将预先制备好的复合材料注入到模具中,使其形成所需的形状。
工艺步骤注射成型的工艺步骤通常包括以下几个步骤:1.制备模具:根据产品的设计要求,制备出合适的注射模具。
2.材料准备:将纤维和基体材料按照一定比例混合,并加入适量的固化剂和添加剂。
3.注射成型:将混合好的复合材料注入到模具中,并施加一定的压力,使其填充整个模具。
4.固化和脱模:在恰当的温度下,使复合材料固化,并脱模得到最终产品。
应用案例注射成型常用于制备复杂形状的复合材料制品,如飞机翼、汽车车身和管道等。
这种工艺能够实现复合材料的高精度和复杂形状要求。
真空成型简介真空成型是一种利用真空吸力将预处理好的复合材料贴合到模具上,形成所需形状的成型工艺。
真空成型适用于制备较大尺寸的复合材料产品。
工艺步骤真空成型的工艺步骤通常包括以下几个步骤:1.制备模具:根据产品的设计要求,制备出合适的真空吸力模具。
复合材料成型工艺复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,因此在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。
而复合材料的成型工艺则是制作复合材料制品的关键环节,其质量和工艺水平直接影响着制品的性能和使用寿命。
本文将对复合材料成型工艺进行介绍和分析。
首先,复合材料成型工艺包括手工层叠成型、预浸料成型、压缩成型、注塑成型等多种方法。
手工层叠成型是最早的一种成型工艺,其优点是工艺简单、适用范围广,但劳动强度大、生产效率低。
预浸料成型是目前广泛应用的一种成型工艺,其工艺流程包括预处理、层叠、固化等步骤,可以实现批量生产,但设备投入大、工艺复杂。
压缩成型是将预浸料放入模具中,通过压力和温度的作用使其固化成型,适用于复杂形状的制品,但成本较高。
注塑成型是将预浸料注入模具中,通过高压注射成型,适用于大批量生产,但模具成本高、周期长。
因此,选择合适的成型工艺对于复合材料制品的质量和生产效率至关重要。
其次,复合材料成型工艺的关键技术包括模具设计、预处理工艺、固化工艺等。
模具设计是成型工艺中的关键环节,直接影响着制品的成型质量和形状精度。
预处理工艺包括表面处理、材料切割、层叠等步骤,其目的是提高材料的表面粗糙度和附着力,保证制品的强度和耐久性。
固化工艺是将预浸料在一定的温度和压力下进行固化,使其成型,其控制固化时间和温度是保证制品质量的关键。
最后,复合材料成型工艺的发展趋势是自动化、智能化。
随着科技的发展,自动化设备和智能系统的应用将成为成型工艺的发展方向,可以提高生产效率、降低成本、改善工作环境。
同时,新型复合材料的出现将对成型工艺提出新的要求,需要不断创新和改进成型工艺,以适应新材料的应用。
综上所述,复合材料成型工艺是复合材料制品制造的关键环节,其质量和工艺水平直接影响着制品的性能和使用寿命。
因此,选择合适的成型工艺、掌握关键技术、不断创新和改进,是保证复合材料制品质量的关键。
《航天复合材料成型工艺概述》课程大作业题目:__碳纤维缠绕成型航天器储罐的工艺过程____________姓名:________王志强_________学号:_____1120830218________授课教师:_______刘俊岩___________哈尔滨工业大学航空宇航制造系2016年4 月2 日1、引言碳纤维复合材料在航天、军工、电子、等等诸多领域都有着很广泛的应用。
尤其是碳纤维复合材料杆件是航空航天结构中最重要的组成部分,常用于飞机和航天器的内部骨架以及发动机等零件的固定支架等。
碳纤维复合材料的强度要高于铜,自身重量却小于铝,在与玻璃纤维相比,碳纤维还有高强度、高模量的特点,是非常优秀的增强型材料。
它不仅可以对塑料、金属、陶瓷等材料进行增强。
还可以作为新型的非金属材料进行应用,它的组要特点有;高强度、耐疲劳、抗蠕变、导电、高模量、抗高温、抗腐蚀、传热、比重小和热胀胀系数小等优异性能。
此外,缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维或布带、预浸纱按照一定规律缠绕到芯模上,然后经固化、脱模,获得制品的工艺过程,具有比强度高、可靠性高、生产效率高、成本低等优点。
本文对碳纤维缠绕成型航天器储罐的工艺过程进行介绍。
2、缠绕成型工艺过程缠绕成型是将连续纤维浸树脂胶后按照预定角度缠绕到芯模上,然后得到成品。
工艺优点是缠绕成形工艺效率高,可使制品最大限度地获得所要求的结构性能。
碳纤维缠绕成型航天器储罐的工艺过程如图1。
图1 缠绕成型工艺过程2.1缠绕成型碳纤维缠绕成型可分为湿法缠绕和干法缠绕,其中湿法缠绕由于其成本较低、工艺性好,因此应用较为广泛,图2为湿法缠绕体系工艺图。
湿法缠绕设备主要包括纤维架、张力控制设备、浸胶槽、吐丝嘴以及旋转芯模结构。
国际上较先进的六维缠绕技术能够很好地控制纤维走向,实现环向缠绕、旋向缠绕以及平面缠绕相结合。
实际生产中多采用旋向缠绕与环向缠绕相结合的方式,环向缠绕可消除气瓶受内压而产生的环向应力,旋向缠绕可提供纵向应力,提升气瓶整体性能。
军机复合材料铺叠工艺-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:随着现代航空航天技术的迅速发展,复合材料作为一种轻质、高强度和耐腐蚀的材料,已经在军用飞机领域得到了广泛的应用。
复合材料铺叠工艺作为复合材料加工的重要环节,对于确保飞机结构的质量和性能至关重要。
本文将重点探讨军机复合材料铺叠工艺的相关内容,包括铺叠工艺的概述、关键要点以及未来发展趋势。
通过对这一关键技术的深入研究和探讨,将有助于推动我国军机复合材料制造技术的发展,提升军用飞机的性能和可靠性。
1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来探讨军机复合材料铺叠工艺。
第一部分是引言部分,将介绍本文的背景和目的,以及文章的结构安排。
第二部分是正文部分,将详细讨论军机复合材料的重要性,复合材料铺叠工艺的概述,以及铺叠工艺中的关键要点。
最后一部分是结论部分,将总结复合材料铺叠工艺的优势,展望未来的发展趋势,并得出结论。
通过这三个部分的讨论,读者将能够全面了解军机复合材料铺叠工艺的重要性和实施方法,以及其在未来发展中的潜力和挑战。
1.3 目的目的部分的内容应该包括介绍本文撰写的目的和意义。
在军机复合材料铺叠工艺这一领域,本文旨在探讨该工艺的重要性以及其在军机制造领域的应用价值。
通过深入研究复合材料铺叠工艺的关键要点和优势,可以为军机制造业提供更有效的解决方案,提高生产效率和产品质量,推动技术创新和产业升级。
因此,本文的目的是系统总结和分析复合材料铺叠工艺的现状和未来发展趋势,为相关领域的研究人员和实践者提供参考和借鉴,促进军机复合材料铺叠工艺的进一步发展和推广。
2.正文2.1 军机复合材料的重要性军机复合材料是一种由两种或两种以上的不同成分组成的材料,在结构上具有明显的差异性,通常是以有机高分子为基体,无机非金属为增强材料。
军机复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀、热稳定性好等特点,因此在航空航天领域中得到了广泛应用。
首先,军机复合材料的重要性体现在其轻量化特性上。
航空航天用复合材料的研究现状、制备方法、原理和运用摘要:本文主要从复合材料的特点出发,针对在航空工业应用广泛的预形件成形和结构成形各项技术进行了全面系统的介绍。
并对其在航空航天中的应用情况以及发展难点和研发现状作了简要概述。
关键词:复合材料、航空制造、航空运用0.前言:复合材料(Advabced Composite Materirals ACM)成功地用于航空航天领域仅有20多年的历史,它具有比强度比模量高,可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能优越以及便于大面积整体成型等显著优点,显示出比传统钢、铝合金结构材料更优越的综合性能,在飞机上已获得大量应用,可实现飞机结构相应减重25%~30%,作为21世纪的主导材料,先进复合材料的用量已成为飞机先进性,乃至航空航天领域先进性的一个重要标志,是世界强国竞相发展的核心技术,也是我国的重点发展领域。
一.复合材料的概述1.1概念复合材料(Composite materials),是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材两大类。
金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。
非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。
增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
1.2性能复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。
其特点是比重小、比强度和比模量大。
例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。
石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。
纤维增强材料的另一个特点是各向异性,因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。
以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料,在500℃时仍能保持足够的强度和模量。
碳化硅纤维与钛复合,不但钛的耐热性提高,且耐磨损,可用作发动机风扇叶片。
航空复合材料成型与加工技术摘要:复合材料通常是指由高分子材料、无机非金属材料或金属材料复合而成的一种新材料。
复合材料可定义为出两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料,且各组分材料之间具有明显的界面。
具有重量轻、设计制造性能好、复合效应高等特点,以及比强度和比模量高、疲劳寿命长、抗腐蚀性能好等优点。
关键词:航空复合材料;成型;加工技术一、复合材料成型技术1.1自动铺放技术自动铺放技术主要有自动铺丝和自动铺带两种技术,这两种技术的共同点是都采用了预浸料,并能实现全自动化与数字化制造,高速高效。
自动铺放技术非常适用于制造大型复合材料结构件,在各种飞行器,尤其是大型民用飞机结构的制造中所占比重越来越大。
自动铺带技术的原材料是带隔离衬纸的单向预浸带。
切割、定位、堆叠和轧制均采用数控技术自动完成,并由自动铺带机实现。
多轴龙门机械手可用于完成胶带铺设位置的自动控制,核心部件——铺带头配备有预浸带输送和切割系统,可根据待铺设工件的轮廓自动完成预浸带预定形状的切割。
加热后,预浸料带在压辊的作用下铺设在模具表面。
该方法具有高质量、高效率、高可靠性和低成本的特点。
主要用于平面或低曲率弯曲部件或准平面复合材料部件的层压制造。
特别适用于大型复杂零部件的制造,减少了组装件的数量,节约了制造和组装成本,大大降低了材料的废品率和制造时间。
1.2热压罐成型热压罐成型工艺是目前复合材料结构件制造过程中应用最广泛的方法之一。
它利用热压罐内的高温压缩气体对复合材料坯料进行加热和加压,以完成固化目的。
热压罐主要由罐门及罐体、风机系统、加热系统、冷却系统、真空系统、压力系统、控制系统和安全系统等机械辅助设施组成。
在复合材料结构制品的固化过程中,按照工艺和技术要求完成制品的抽真空、加热和加压,以达到制品固化的目的。
热压罐成型具体工艺流程如下:第一步是材料准备,主要是预浸料,根据设计要求裁剪预浸料;第二步是模具准备,在铺放预浸料前需要用甲乙酮或丙酮等溶剂清洗模具的表面。
复合材料成型工艺复合材料是一种由两种或两种以上不具备完全相同化学性质的材料组合而成的材料。
由于其独特的性能,如高强度、高刚度、低密度等,被广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、建筑等领域。
而制作复合材料制品的过程,也被称为复合材料成型工艺。
复合材料成型工艺一般包括以下几个步骤:原材料准备、定型模具制作、预制、成型和后期处理。
首先,原材料准备是制作复合材料制品的第一步。
这里的原材料包括树脂、纤维、填充料等。
树脂一般选择环氧树脂、酚醛树脂等,而纤维材料可以是玻璃纤维、碳纤维等。
在这一步骤中,需要根据实际应用需求选择合适的原材料,并按照一定的配比进行混合。
接下来是定型模具制作。
制作复合材料制品的成型过程需要借助模具进行塑形。
首先,根据制品的设计图纸,制作出与其形状相符的简单模具。
然后,在简单模具的基础上制作出复杂模具,以获得更高精度和更好的表面质量。
预制是指将原材料按照一定的形状和结构提前处理好,以便后续成型时更加便捷。
在预制过程中,需要将树脂浸渍到纤维材料中,使其充分融合,形成预制品。
这些预制品可以是片状、块状或复杂的三维形状。
成型是复合材料成型工艺中最关键的一个步骤。
成型的方法有很多种,常见的有手工层叠成型、压力成型、真空吸塑成型等。
其中,手工层叠成型是最简单的方法,适用于复杂形状或小批量生产。
压力成型和真空吸塑成型则适用于大批量生产,能够提高生产效率和质量。
最后是后期处理。
完成成型后,复合材料制品需要进行后续处理,如切割、修整、打磨、喷漆等,以获得符合要求的最终产品。
这一步骤是必不可少的,可以提高产品的表面质量和外观。
综上所述,复合材料成型工艺是一个复杂而关键的过程,需要经过原材料准备、定型模具制作、预制、成型和后期处理等多个步骤。
掌握好这些工艺,可以提高复合材料制品的质量和生产效率,满足不同领域的应用需求。
复合材料成型复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的一种新型材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,因此在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。
复合材料的成型工艺是其制造过程中的关键环节,本文将介绍复合材料成型的工艺流程及常见的成型方法。
首先,复合材料的成型工艺流程包括预处理、成型和固化三个主要步骤。
预处理阶段包括原材料的选择和处理,通常包括树脂基体、增强材料和填料的配比和混合,以及模具的准备。
在成型阶段,预处理好的材料被放入模具中,并经过压缩、挤压或注射等方式进行成型。
最后,成型好的产品需要进行固化处理,通常是在高温和高压下进行,以确保产品的性能和质量。
其次,复合材料的成型方法主要包括手工层叠成型、压缩成型、注射成型和挤压成型等几种。
手工层叠成型是最简单的成型方法,适用于一些形状简单的产品,但生产效率低下。
压缩成型是将预处理好的材料放入模具中,然后通过压缩机进行成型,适用于生产一些中小型的产品。
注射成型是将树脂基体和增强材料混合后,通过注射机将混合物注入模具中,适用于生产一些复杂形状的产品。
挤压成型是将预处理好的材料放入挤压机中,通过挤压机的挤压成型头进行成型,适用于生产一些长条状的产品。
最后,复合材料成型工艺的发展趋势是自动化、智能化和绿色化。
随着科技的不断进步,自动化设备和智能化系统将逐渐取代传统的手工操作,提高生产效率和产品质量。
同时,绿色环保的要求也将推动复合材料成型工艺向着低能耗、低排放的方向发展,减少对环境的影响。
综上所述,复合材料成型是复合材料制造过程中的关键环节,其成型工艺流程包括预处理、成型和固化三个主要步骤,成型方法包括手工层叠成型、压缩成型、注射成型和挤压成型等几种,未来的发展趋势是自动化、智能化和绿色化。
希望本文的介绍能够为复合材料成型工艺的研究和应用提供一些参考和帮助。
航空工业复合材料制件成型工艺进展[摘要]复合材料因其突出的性能,广泛的应用于航空工业的制造中。
复合材料成型工艺的研究成为了当今复合材料领域的热点问题。
并且成型工艺在逐渐的发展和改进,现就航空工业复合材料制件成型中的关键性工艺的进展进行阐述。
【关键词】航空工业;复合材料;成型工艺1.复合材料复合材料不同于传统的工艺材料,是将两种或者两种以上具有不同性能和形态的组分材料经过复合手段的组合而得到的一种新型的多相材料。
各种组分材料能够在性能上取长补短,获得良好的协同效应。
复合材料自20世纪40年代发展以来,因其具有的普通传统材料所不具备的高比强度、高硬度、耐疲劳、破损安全性高和可设计性等各项突出的性能,很快获得了广泛的应用。
根据结构特点的不同复合材料又能分成纤维增强、细粒等多种复合材料。
2.复合材料在航空工业中的应用由于复合材料的热稳定性强,又具有高比强度和高比刚度、可设计性等优良的性能,成为航空工业制造中常用的4大材料之一。
常用于航空航天这种尖端技术所用的复合材料是经过改良的先进符合材料,用于航空工业设计的是以各种不同的高性能纤维为增强材料的先进复合材料。
根据聚合基不同得到的材料性能也有所差异。
由于树脂基复合材料其突出的高比强度和高比刚度使其成为最早应用于航空工业并且保持最大应用量。
但该材料工作温度受限于400℃,飞机发动机上的大量零部件需要再长期的高温环境中工作,因此常用碳复合以及陶瓷复合而成的耐高温性能优越的金属基材料。
使用的复合材料在航空工业制造中所占比重大,所应用的部位有垂直和水平尾翼、机身和机翼蒙皮。
复合材料性能和制造技术在不断改进以更好的应用于未来的航空工业中。
3.航空工业复合材料制件成型工艺传统的复合材料结构的制造过程大多由人力完成,这种手工操作方式致使制件的精度难以保证,而且耗费巨大,生产效率低下。
所以降低复合材料制件工艺的成本致使了自动化生产技术的发展。
尤其在航空工业中,制备复合材料制件过程需要具有高度的自动化以及较好的质量控制,降低模具成本并且要缩短生产周期。
航空复合材料应用及制备工艺的专利技术综述摘要:复合材料已在飞机、飞船等航天飞行器及航空设备上获得广泛应用,纤维增强复合材料在飞行器领域的市场需求量及应用方向是衡量国家航天科技水平的一项重要指标。
该领域的复合材料按照用途不同可分为机身复合材料、飞机内部复合材料、航空发动机复合材料等,2018年机身所用复合材料占总体的77.4%,飞机内部占17.8%,航空发动机4.8%。
按照增强相材料划分,航空航天领域的复合材料主要包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料以及其它复合材料(如芳纶纤维复合材料、超高分子量聚乙烯纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料等)。
本文从市场需求及生产工艺等视角对航空航天领域复合材及其生产工艺进行归纳梳理与技术综述,得出该领域专利技术发展脉络与革新路线,为以后的企业规划及审查工作及提供参考和指导。
关键词:复合材料航空航天碳纤维玻璃纤维制备工艺一复合材料技术概述航空航天、工业制造等众多领域对于材料需要具备的功能属性提出了更高的要求,复合材料便是在这种背景下产生的新型材料,其由两种及以上不同组分材料经特定工艺复合加工而成,复合材料区别于单一材料的最大优势就是它可将各组分材料的不同特性取长补短,相互融合,使材料具备更多或更高级的功能(如防热、隔热、耐磨、阻燃、磁性、导电、绝缘、吸波等等)从而弥补单一材料在某方面的缺陷,拓展材料的应用范围。
复合材料的设计还具有较高的自有度,通过控制其所含组分材料的种类、比例及结合方式可满足不同的性能需求。
比如,对于纤维增强的复合材料,可以根据实际情况改变纤维的铺设方法,调整结构在不同方向上的强度、刚度性能,使得材料在各方向上均能达到工作要求,有效减少材料能力的浪费,获得高效的设计结构。
目前航空航天复合材料在航天飞机的承载结构件、飞机前机身、机翼蒙皮、太阳能电池翼、卫星天线及其支撑构件、火箭燃烧室的绝热壳体、导弹与卫星的整流结构、航天压力容器、雷达防护罩、弹药箱等结构部件都在不同程度上有所应用。
《航天复合材料成型工艺概述》课程大
作业
题目:__碳纤维缠绕成型航天器储罐的工艺过程____________
姓名:________王志强_________
学号:_____1120830218________
授课教师:_______刘俊岩___________
哈尔滨工业大学航空宇航制造系
2016年4 月2 日
1、引言
碳纤维复合材料在航天、军工、电子、等等诸多领域都有着很广泛的应用。
尤其是碳纤维复合材料杆件是航空航天结构中最重要的组成部分,常用于飞机和航天器的内部骨架以及发动机等零件的固定支架等。
碳纤维复合材料的强度要高于铜,自身重量却小于铝,在与玻璃纤维相比,碳纤维还有高强度、高模量的特点,是非常优秀的增强型材料。
它不仅可以对塑料、金属、陶瓷等材料进行增强。
还可以作为新型的非金属材料进行应用,它的组要特点有;高强度、耐疲劳、抗蠕变、导电、高模量、抗高温、抗腐蚀、传热、比重小和热胀胀系数小等优异性能。
此外,缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维或布带、预浸纱按照一定规律缠绕到芯模上,然后经固化、脱模,获得制品的工艺过程,具有比强度高、可靠性高、生产效率高、成本低等优点。
本文对碳纤维缠绕成型航天器储罐的工艺过程进行介绍。
2、缠绕成型工艺过程
缠绕成型是将连续纤维浸树脂胶后按照预定角度缠绕到芯模上,然后得到成品。
工艺优点是缠绕成形工艺效率高,可使制品最大限度地获得所要求的结构性能。
碳纤维缠绕成型航天器储罐的工艺过程如图1。
图1 缠绕成型工艺过程
2.1缠绕成型
碳纤维缠绕成型可分为湿法缠绕和干法缠绕,其中湿法缠绕由于其成本较低、工艺性好,因此应用较为广泛,图2为湿法缠绕体系工艺图。
湿法缠绕设备主要包括纤维架、张力控制设备、浸胶槽、吐丝嘴以及旋转芯模结构。
国际上较先进的六维缠绕技术能够很好地控制纤维走向,实现环向缠绕、旋向缠绕以及平面缠绕相结合。
实际生产中多采用旋向缠绕与环向缠绕相结合的方式,环向缠绕可消除气瓶受内压而产生的环向应力,旋向缠绕可提供纵向应力,提升气瓶整体性能。
图2湿法缠绕工艺图
纤维缠绕层的设计需要考虑纤维的各向异性,根据其结构要求,通常采用层板理论和网格理论来计算容器封头、内衬、纤维缠绕层的应力分布情况,进而确定缠绕工艺中张力选择与线型分布。
通过环向缠绕与旋向缠绕交替进行实现多层次结构,选择适当纤维堆叠面积和纵向缠绕角度与旋向缠绕线型,不仅满足强度要求,同时使封头处能够合理铺覆。
为了实现稳定缠绕,缠绕角度要使纤维在芯模表面落纱稳定且满足不打滑、不架空两方面的要求。
给纤维施加一定的缠绕张力,在浸胶槽浸润树脂后,通过缠绕设备缠绕到芯模内衬上,最后通过烘箱旋转固化得到制品。
2.2芯模制备
碳纤维缠绕成型中空制品的内模称芯模。
一般情况下,缠绕制品固化后,芯模要从制品内脱出。
芯模设计的基本要求①要有足够的强度和刚度,能够承受制品成型加工过程中施加于芯模的各种载荷,如自重、制品重,缠绕张力,固化应力,二次加工时的切削力等;②能满足制品形状和尺寸精度要求,如形状尺寸,同心度、椭圆度、锥度(脱模),表面光洁度和平整度等;③保证产品固化后,能顺利从制品中脱出;④制造简单,造价便宜,取材方便。
缠绕成型芯模材料分两类:熔、溶性材料和组装式材料。
熔、溶性材料是指石蜡,水溶性聚乙烯醇型砂,低熔点金属等,这类材料可用浇铸法制成空心或实心芯模,制品缠绕成型后,从开口处通入热水或高压蒸汽,使其溶、熔,从制品中流出,流出的溶体,冷却后重复使用。
组装式芯模材料常用的有铝、钢、夹层结构、木材及石膏等。
另外还有内衬材料,内衬材料是制品的组成部分,固化后不从制品中取出,内衬材料的作用主要是防腐和密封,当然也可以起到芯模作用,属于这类材料的有橡胶、塑料、不锈钢和铝合金等。
2.3缠绕机
缠绕机主要由芯模驱动和绕丝嘴驱动两大部分组成。
为了消除绕丝嘴反向运动时纤维松线,保持张力稳定及在封头或锥形缠绕制品纱带布置精确,实现小缠绕角(0°~15°)缠绕,在缠绕机上设计有垂直芯轴方向的横向进给(伸臂)机构。
为防止绕丝嘴反向运动时纱带转拧,伸臂上设有能使绕丝嘴翻志的机构。
机械式缠绕机类型:(1)绕臂式平面缠绕机其特点是绕臂(装有绕丝嘴)围绕芯模做均匀旋转运动,芯模绕自身轴线作均匀慢速转动,绕臂(即绕丝嘴)每转一周,芯模转过一个小角度。
此小角度对应缠绕容器上一个纱片宽度,保证纱片在芯模上一个紧挨一个地布满容器表面。
芯模快速旋转时,绕丝嘴沿垂直地面方向缓慢地上下移动,此时可实现环向缠绕,使用这种缠绕机的优点是,芯模
受力均匀,机构运行平稳,排线均匀,适用于干法缠绕中小型短粗筒形容器。
(2)滚翻式缠绕机这种缠绕机的芯模由两个摇支承,缠绕时芯模自身轴旋转,两臂同步旋转使芯模翻滚一周,芯模自转一个与纱片宽相适应的角度,而纤维纱由固定的伸臂供给,实现平面缠绕,环向缠绕由附加装置来实现。
由于滚翻动作机构不宜过大,故此类缠绕机只适用于小型制品,且使用不广泛。
(3)卧式缠绕机这种缠绕机是由链条带动小车(绕丝嘴)作往复运动,并在封头端有瞬时停歇,芯模绕自身轴作等速旋转,调整两者速度可以实现平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕,这种缠绕机构造简单,用途广泛,适宜于缠绕细长的管和容器。
(4)轨道式缠绕机轨道式缠绕机分立式和卧式两种。
纱团、胶槽和绕丝嘴均装在小车上,当小车沿环形轨道绕芯模一周时,芯模自身转动一个纱片宽度,芯模轴线和水平面的夹角为平面缠绕角。
从而形成平面缠绕型,调整芯模和小车的速度可以实现环向缠绕和螺旋缠绕。
轨道式缠绕机适合于生产大型制品。
(5)行星式缠绕机芯轴和水平面倾斜成缠绕角。
缠绕成型时,芯模作自转和公转两个运动,绕丝嘴固定不动。
调整芯模自转和公转速度可以完成平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕。
芯模公转是主运动,自转为进给运动。
这种缠绕机适合于生产小型制品。
(6)球形缠绕机球形缠绕机有4个运动轴,球形缠绕机的绕丝嘴转动,芯模旋转和芯模偏摆,基本上和摇臂式缠绕机相同,第四个轴运动是利用绕丝嘴步进实现纱片缠绕,减少极孔外纤维堆积,提高容器臂厚的均匀性。
芯模和绕丝嘴转动,使纤维布满球体表面。
芯模轴偏转运动,可以改变缠绕极孔尺寸和调节缠绕角,满足制品受力要求。
(7)电缆式纵环向缠绕机纵环向电缆式缠绕机适用于生产无封头的筒形容器和各种管道。
装有纵向纱团的转环与芯模同步旋转,并可沿芯模轴向往复运动,完成纵向纱铺放,环向纱装在转环两边的小车上,当芯模转动,小车沿芯模轴向作往复运动时,完成环向纱缠绕。
根据管道受力情况,可以任意调整纵环向纱数量比例。
(8)新型缠管机新型缠管机与现行缠绕机的区别在于,它是靠管芯自转,并同时能沿管长方向作往复运动,完成缠绕过程。
这种新型缠绕机的优点是,绕丝嘴固定,为工人处理断头、毛丝以及看管带来很大方便;多路进纱可实现大容量进丝缠绕,缠绕速度快,布丝均匀,有利于提高产品重量和产量。
3、总结
随着对航空航天结构材料的需求提高,碳纤维缠绕成型在航天器储罐的加工工艺过程中的应用越来越重要,我们对该工艺过程的研究的意义凸显,进一步提高碳纤维缠绕成型的效率。
4、参考文献
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[3] 肖颖,史耀耀,常丽丽.复合材料缠绕成形工艺研究[J].电加工与模具,
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