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复合材料热压罐共固化的低成本工程

复合材料热压罐共固化的低成本工程
复合材料热压罐共固化的低成本工程

复合材料热压罐共固化的低成本工程

以热压罐成型技术为主制造的航空先进复合材料结构件在各类飞机制造上都不同程度进入了批量生产阶段,有的型号已生产了数百架份的先进复合材料结构件,并经过了十多年的使用考核,为进一步扩大先进复合材料在飞机上的应用提供了实用的工程经验。但我们必须清醒看到,先进复合材料的制造成本居高不下、批产中质量的不一致性、对先进复合材料特性缺乏足够的认识等仍然是阻碍先进复合材料在飞机上扩大应用的主要因素,这也是我国航空先进复合材料与先进国家航空复合材料应用差距巨大的问题所在。因此,立足现有的热压罐法,如何降低其制造成本是我们的当务之急,如选用工艺特性优良的树脂体系、国产辅助材料的采用、成型模具的结构优化以及过程细节的严格控制等,都可以在降低制造成本的同时,明显的提高制件的合格率。本课题针对先进复合材料共固化技术成型的产品,从材料开发、工艺优化、性能检测到售后服务等环节,以低成本为主导线,详细描述了一个热压罐共固化技术工程化的范例,达到了在热压罐成型方面明显降低制造成本的目的。

技术难点

复合材料共固化技术要进入工程化,必须从材料、工艺、检测和售后等环节入手,高产品质量与低制造成本并行研究,高生产效率与低缺陷率并行考虑,建立低成本、高质量、高效率和低缺陷的复合材料工程化制造体系,达到整个工程的低成本化、技术完整化。

先进复合材料共固化技术工程化要实现低制造成本必须攻克的技术难点主要有:

(1)低成本的原材料货源和多品种预浸料的开发与储备;

(2)共固化技术所需辅助材料的国产化研究;

(3)共固化成型工艺的优化;

(4)产品性能检测项目的合理性以及产品质量的保证;

(5)先进复合材料制品缺陷修复手段和修复后的性能表征。

技术方案

1、多品种预浸料的开发

由于复合材料的基体用原材料性能不稳定,加上材料体系易受运输、保管等因素的影响,使得预浸料的工艺性能出现较大的差异,从而影响先进复合材料的内部质量。此外,先进复合材料件在固化过程中出现的某些局部缺陷,由于很难找到一种与之性能相当的树脂体系对其进行修复,构件因不能满足产品技术要求而无法使用,增加了构件的制造成本。

为提高和稳定先进复合材料的成型质量,降低先进复合材料的制造成本,我们根据不同的复合材料结构件研制开发了中高温度固化、韧性不同的NY9200环氧树脂体系,原材料均为国产,价廉易购;其配制工艺简单,质量稳定,可用于湿法或干法预浸,无污染,易工程

化;其预浸料具有贮存期长,固化温度带宽,固化时间短等优点;其先进复合材料具有韧性和机械性能兼优的特性,完全可满足使用温度为80~130℃的国内先进复合材料对树脂基体的要求。其先进复合材料层压板的基本性能如表1所示。

该树脂体系复合材料已批量用于各类航空产品,经测算每生产1kg的复合材料制件可节约制造成本约120元,其制造成本的降低贡献率为8.6%。

2、辅助材料的国产化研究

共固化技术采用的是真空-气压相结合的热压罐成型法,为保证先进复合材料的制造质量,工艺上通常选用的辅助材料有隔离膜、脱模布、真空袋膜和透气毡等材料。由于国内先

进复合材料技术发展起步较晚,因此,国内许多厂家所用的辅助材料均依赖于进口,这样不仅价格高,需花费大量的外汇(辅助材料成本约占材料总成本的80%),而且还常常因进货渠道等问题难于保证生产的进度需要,特别是先进复合材料制造成本方面,严重地阻碍了这一先进复合材料的应用和发展。经过多年的调研和试验,我们在生产中已确定用多种国产辅助材料替换进口辅助材料。国产化辅助材料的应用,打破了完全依赖进口的被动局面,促进了国内辅助材料的研究进程,使制造成本大大下降。

在工程化应用实践中,辅助材料的样板化下料也是减少生产成本的的重要环节。通过对国产辅助材料的使用和生产环节过程中的规范下料,每生产1kg的复合材料制件可节约制造成本约470元,制造成本降低贡献率高达33.6%。

3、共固化成型工艺的优化

对于封闭式盒形典型结构部件,通常是采用对合模控制外形,内腔橡胶软模施压的共固化工艺技术,也就是在对合模具中,在预浸料蒙皮、墙体间采用特种橡胶软模及真空系统将墙体与蒙皮一次性成型出来,如图1(a)所示。在加温固化过程中,对预制品施加压力是靠橡胶软模的热膨胀力来完成的。这种成型工艺使用的橡胶软模成本极高,且存在以下的问题:

(1)对于预浸料蒙皮或墙体设计层数较多时,材料中的小分子物较难排尽,产品容易产生疏松及孔隙率缺陷。

(2)橡胶软模是作为压力源使用的,由于橡胶软膜较厚,尤其是在角区,其膨胀能力与其他部位存在差异,不能使墙和蒙皮的过渡角区完全贴合,导致蒙皮与墙体脱粘、疏松。

(3)软模各部位的热膨胀力的计算复杂,使用次数有限,成型模设计要求高。

(4)软模在加热过程中因热传导问题,导致制件加热固化不定因素增多,引起固化后质量不稳定。

针对上述问题,我们经过反复试验,在工程化生产中不断改进,将软模共固化工艺优化为图1(b)所示形式,利用这种工艺方案连续生产300多架份的复合材料产品,质量一直稳定。

为提高工程化生产的质量,在共固化技术上除了采用上述工艺方案外,还在预固化参数、控制含胶量、气体导流和尺寸控制等方面采取了优化技术,使热压罐共固化技术达到最优化,产品合格率达到99%以上。

通过对共固化工艺的多方面优化,每生产1kg的复合材料制件可节约制造成本约600元,对制造成本降低的贡献率为42.8%。

4、性能测试项目优化方案

先进复合材料构件在固化成型后必须进行外形尺寸检验、内部质量无损检测和随炉试样的强度测试。检查时间与整个制件成型时间相当。由于产品进入批量生产,随炉试样要耗费公司大量的人力物力,因此如何优化随炉试样的测试项目也是提高生产效率、降低制造成本的一个方面。随炉试样的性能不是用来评价设计强度值的,而是用来考核工艺的稳定性的,根据国际航空复合材料转包生产的一贯作法以及我公司在对60罐次的随炉试样的性能测试值进行统计分析的结果,将4项指标减为2项,即留下层间剪切和含胶量。

通过对性能测试项目优化,每生产1kg的复合材料制件可节约制造成本约120元,对制造成本降低的贡献率为8.6%。

5、修补技术研究

进入工程化生产后,由于大批量产品的生产和使用,在此过程中难免存在缺陷/损伤,先进复合材料制件的生产和售后服务成为急待解决的问题。通过大量的工艺试验和强度性能测试,我们对各种缺陷/损伤类型给出了具体的修补方案,形成了修补文件。除常用的注射树脂修补、填充和灌注修补、螺接外补强板修补以及胶接外补强板修补方法外,还根据我们公司复合材料制件的特点研制了适用于撞击及碰伤导致的先进复合材料制件内部疏松、分层、

蜂窝受损等缺陷/损伤的修补法,如预浸料补片法、固化补片法。这些方法的技术难点在于补片的同心度控制和缺口斜阶的控制。在同心度方面专门研制了一套定位板用于取样和定位,在斜阶方面通过特制工具和试验获得斜阶的长厚比。

在共固化技术工程化应用的前期,我们曾出现过制造质量不满足设计要求的现象,通过我们的修补技术,该复合材料结构件已使用多年,并且质量一直良好。在这方面,平均对制造成本降低贡献率达到6.4%。

结论

先进复合材料共固化技术在某型机上自90年代初得到应用以来,已生产了350余架次,实现了工程化的目标。通过原材料的开发、辅助材料的国产化研究、共固化工艺的优化、性能测试项目的优化和修补技术的研究,将一套完整共固化技术应用于批生产的同时,又获得了极大的经济效益,实现了低成本共固化技术的工程化应用。通过该材料的工程化应用,我们可得出以下的结论:

(1)金属-橡胶组合式芯模用于盒形结构受力部件的共固化成型,能够实现均压效果,并能有效降低制造成本;

(2)国产化辅助材料的应用,能够满足复合材料制造使用工艺要求,降低工程化制造成本;

(3)工程化生产的随炉试样(片)性能跟踪测试项目,可以进行优化选择,以降低生产成本;

(4)工程化生产的同时,开展有针对性的修补技术研究,既可解决生产过程中超差品的修补问题,也是产品使用过程的有效保障,技术经济及社会效果兼得;

(5)降低热压罐成型法制造成本的其他有益研究还有待不断开发。

树脂基复合材料低成本技术

树脂基复合材料低成本技术 摘要:树脂基复合材料因其比强度高、比模量大而广泛的应用于航空航天等领域。然而其高昂的价格仍然是限制树脂基复合材料广泛应用的一大障碍。目前,已经有多国学者针对树脂基复合材料低成本化进行了研究,并取得了部分积极成果。本文主要介绍了几种低成本制造技术,如自动铺放技术、低温成型预浸料技术、电子束固化技术、液体成型技术以及树脂模渗透成型(RFI)技术。 关键词:树脂基复合材料低成本技术 前言 与传统金属材料相比,复合材料具有密度低、比强度和比模量高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能好和结构尺寸稳定性好等优点,在航空航天领域获得了广泛的应用。从20世纪70 年代开始,复合材料就首先在军用飞机上少量使用,到了80 年代已在民用飞机上进行了试用。应用基本是从非承力结构到次承力结构最后到主承力结构,从部位来说是从尾翼到机翼最后到机身。随着技术的不断成熟,复合材料在飞机上的用量越来越多,减重效果也越来越明显[1]。 长期以来,限制复合材料在飞机上扩大应用的原因主要有2个:一是技术成熟度没有金属高;二是复合材料成本太高,复合材料构件的成本远远高于铝合金构件。要想扩大复合材料在航空上的应用,就必须降低复合材料的成本。本文旨在介绍几种复合材料低成本制造技术的发展现状,如自动铺放技术、低温成型预浸料技术、电子束固化技术、液体成型技术以及树脂模渗透成型(RFI)技术。 一、自动铺放技术 用于航空航天器的先进复合材料构件主要采用热压罐成型技术制造。自动铺放是替代预浸料人工铺叠,提高质量和生产效率的重要手段。根据预浸料形态,自动铺放可分为自动铺带[2-3]与自动铺丝[4-5]两类:自动铺带(Tape laying)采用有隔离衬纸单向预浸带(25-300 mm),多轴机械臂(龙门或卧式)完成铺放位置定位,铺带头自动完成预浸带输送剪裁、加热铺叠与辊压,整个过程采用数控技术自动完成(图1a所示);自动铺丝(Fiber placement)采用多束(最多可达32根)预浸纱/分切的预浸窄带(3-25 mm),分别独立输送、切断,由铺丝头将数根预浸纱在压辊下集束成为一条宽度可变的预浸带(宽度通过控制预浸纱根数调整)后铺放

复合材料工艺大全

复合材料工艺大全 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽,复合材料工业得到迅速发展,老的成型工艺日臻完善,新的成型方法不断涌现,目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种,并成功地用于工业生产。如: (1)手糊成型工艺--湿法铺层成型法; (2)喷射成型工艺; (3)树脂传递模塑成型技术(RTM技术); (4)袋压法(压力袋法)成型; (5)真空袋压成型; (6)热压罐成型技术; (7)液压釜法成型技术; (8)热膨胀模塑法成型技术; (9)夹层结构成型技术; (10)模压料生产工艺; (11)ZMC模压料注射技术; (12)模压成型工艺; (13)层合板生产技术; (14)卷制管成型技术; (15)纤维缠绕制品成型技术; (16)连续制板生产工艺; (17)浇铸成型技术; (18)拉挤成型工艺; (19)连续缠绕制管工艺; (20)编织复合材料制造技术; (21)热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺; (22)注射成型工艺; (23)挤出成型工艺; (24)离心浇铸制管成型工艺; (25)其它成型技术。 视所选用的树脂基体材料的不同,上述方法分别适用于热固性和热塑性复合材料的生产,有些工艺两者都适用。

复合材料制品成型工艺特点:与其它材料加工工艺相比,复合材料成型工艺具有如下特点: (1)材料制造与制品成型同时完成 一般情况下,复合材料的生产过程,也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计,因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时,都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。 (2)制品成型比较简便 一般热固性复合材料的树脂基体,成型前是流动液体,增强材料是柔软纤维或织物,因此用这些材料生产复合材料制品,所需工序及设备要比其它材料简单的多,对于某些制品仅需一套模具便能生产。 ◇成型工艺层压及卷管成型工艺 1、层压成型工艺 层压成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后,放入两个抛光的金属模具之间,加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在,印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。 层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材,具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点,但一次性投资较大,适用于批量生产,并且只能生产板材,且规格受到设备的限制。 层压工艺过程大致包括:预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。 2、卷管成型工艺 卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法,其原理是借助卷管机上的热辊,将胶布软化,使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下,辊筒在运转过程中,借助辊筒与芯模之间的摩擦力,将胶布连续卷到芯管上,直到要求的厚度,然后经冷辊冷却定型,从卷管机上取下,送入固化炉中固化。管材固化后,脱去芯模,即得复合材料卷管。

高温合金和低成本复合材料

高温合金材料技术发展展望 摘要 高温合金是航空结构材料中最重要的组成部分之一。代表着飞机及其动力装置用材的主流。 本文的特点是在总结概括技术发展轨迹的基础上,将讨论的重点集中于高温合金材料国外最新进展的介绍。在此基础上,选取了几个当前较有实用价值、 目前国内最为关心、技术难点也最为突出的领域展开了较为深入的讨论。如双 性能盘、单晶叶片等。 关键词:高温合金成本 1.引言 高温合金是航空结构材料中最重要的组成部分之一。代表着飞机及其动力装置用材的主流。是当前的难点及热点问题。本文将在总结、概括技术发展轨迹的同时,重点介绍这两类材料的最新进展。 2.高温合金技术 高温合金是航空动力装置的主要用材。几十年来,高温合金一直扮演着航空发动机热端部件用材的主角,对于整个航空动力发展的影响巨大。据国外称,航空发动机性能提高78%是由先进材料做出的贡献。 2.1国外现状及发展趋势 高温合金广泛用于压气机、涡轮、燃烧室及机匣等。镍基合金的熔点大约在1350℃,热强度要有更大的发展是不可能的,但与其代替材料相比,在高温强度、塑性及韧性和成本上仍有竞争力。通过合金开发、改进生产工艺以及热障涂层的采用,在一定时期内仍是航空发动机的主导材料。 在合金发展方面有两大趋势,一是继续改进高温强度,一是开发低成本合金。 在单晶合金方面,目前许多工作集中在高强合金发展上,但是由于高熔点合金元素含量的增高,制造工艺复杂,成本因而增高,因此目前正在致力于简化制造工艺。第3代单晶的应用开发工作主要集中在1000℃不加冷却的中压涡轮叶片上,要求合金有大的热处理窗,工艺不太复杂。相反对于高压涡轮,第3代单晶的应用研究工作较少,解决TBC带来的叶片合金强度及抗氧化性问题仍是重要的目标,这是因为3代单晶合金的TCP相问题以及与TBC 涂层之间会形成一反应区(SRZ)从而降低高温强度。而目前这方面的研究进展甚少。因此不仅要找到合金强化方法,而且要材质不因涂层而受到影响。 除单晶合金外,定向高温合金由于成本低也受到重视,第二代定向合金中(Re+Ta+W)含量达到14~15%,其性能可代替第一代单晶而成本却低得多。目前在日本开发了第3代定向合金,其特点是加入了第3代单晶的合金化元素来强化晶界,从而得到与二代单晶CMSX-4相同的强度,如TMD107的(Re+Ta+W)含量达到17%,同样也在研究加入第4代单晶的合金化元素来开发出第4代定向合金。 在变形合金方面将继续开发新合金,同时要努力降低性能分散度、增大设计许用应力,双真空熔炼正让位于真空感应+电渣+真空电弧熔炼的三联法。目前大直径锭仍难获得均匀组织,要求开发生产均匀组织的熔炼方法。 在粉末合金方面,夹杂仍是不可避免的,要求采用损伤容限设计,提高许用应力。 在焊接合金方面,要求在焊接性能与强度之间求得平衡,尽管IN718是传统的强度与焊接性能均好的合金,但只能用于650℃以下,原来为叶片开发的IN738合金具有最佳的强度、焊接性能及工作温度的综合性能,可用作飞机发动机大结构喷射成形铸造及焊接合金。

复合材料工艺与设备复习材料

复合材料工艺与设备 增强纤维(CF,GF)的生产工艺与设备(表面处理工艺与设备) 玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用:浸润剂的种类,作用 种类:增强型浸润剂和纺织型浸润剂; 作用:1、润滑-保护作用;2、粘结-集束作用; 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累;4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性;5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能 C纤维生产工艺中,惰性气体和张力的作用 惰性气体作用:①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物(非C元素)。张力的作用:①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力 增强纤维在表面处理工艺中的影响因素 玻璃纤维表面处理的影响因素:①处理剂的种类;②偶联剂的用量1~%;③处理方法(前处理法、后处理法、迁移法);④烘焙温度与时间(偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度); ⑤偶联剂溶液的配制(PH值的调节,一般用5%的氨水)。 手糊成型工艺与设备 手糊工艺的特点:优点:1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制,适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产;2、设备简单、投资少、设备折旧费低;3、工艺简单;4、易于满足产品设计要求,可以在产品不同部位任意增补增强材料;5、制品树脂含量高,耐腐蚀性好;缺点:1、生产效率低,劳动强度大,劳动卫生条件差;2、产品质量不易控制,性能稳定性不高;3、产品力学性能较低。 原材料选择原则:1、产品设计的性能要求;2、手糊成型工艺要求;3、价格便宜,材料容易取得。聚合物基体的选择原则:1、能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物得产生。2、能配制成粘度适当的胶液,适宜手糊成型的胶液粘度为。3、无毒或低毒;4、价格便宜。增强纤维的选择原则:以玻璃纤维为例,工艺特点:1、很好的疏松性;2、铺覆的变形性;3、纤维的均匀性。 先进手糊法的种类:喷射成型、热压釜、树脂传递模塑与反应注射模塑。 RTM(树脂传递模塑)基本工艺过程:将液态热固性树脂及固化剂,由计量设备分别从储桶

复合材料成型工艺大全及说明

复合材料成型工艺大全及说明 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽,复合材料工业得到迅速发展,老的成型工艺日臻完善,新的成型方法不断涌现,目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种,并成功地用于工业 生产。 视所选用的树脂基体材料的不同,各方法适用于热固性和热塑性复合材料的生产,有些工艺两者都适用。复合材料制品成型工艺特点:与其它材料加工工艺相比,复合材料成型工艺具有如下特点: (1)材料制造与制品成型同时完成一般情况下,复合材料的生产过程,也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计,因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时,都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。(2)制品成型比较简便一般热固性复合材料的树脂基体,成型前是流动液体,增强材料是柔软纤维或织物,因此用这些材料生产复合材料制品,所需工序及设备要比其它材料简单的多,对于某些制品仅 需一套模具便能生产。 ◇ 层压及卷管成型工艺1、层压成型工艺层压 成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后,

放入两个抛光的金属模具之间,加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在,印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材,具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点,但一次性投资较大,适用于批量生产,并且只能生产板材,且规格受到设备的限制。层压工艺过程大致包括:预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。2、卷管成型工艺卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品 成型方法,其原理是借助卷管机上的热辊,将胶布软化,使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下,辊筒在运转过程中,借助辊筒与芯模之间的摩擦力,将胶布连续卷到芯管上,直到要求的厚度,然后经冷辊冷却定型,从卷管机上取下,送入固化炉中固化。管材固化后,脱去芯模,即得复合材料卷管。卷管成型按其上布方法的不同而可分为手工上布法和连续机械法两种。其基本过程是:首先清理各辊筒,然后将热辊加热到设定温度,调整好胶布张力。在压辊不施加压力的情况下,将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1圈,然后放下压辊,将引头布贴在热辊上,同时将胶布拉上,盖

热压罐介绍

热压罐介绍 目录 热压罐概述 (2) 热压罐性能 (2) 控制系统的优越性 (3) 安全可靠性 (3) 提供多种选择性 (4) 主要技术参数 (4) 热压罐用途 (4) 热压罐工艺成型典型产品 (5)

热压罐概述 热压罐主要用于金属/非金属胶接结构件和树脂基高强度玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维和环氧树脂复合材料热压固化成型关键设备。该设备可在对复合材料产品抽真空的情况下,实现加温、加压固化成型。 热压罐是聚合物基复合材料构件制品成型的关键工艺设备。热压罐成型工艺是将复合材料毛坯、蜂窝夹心结构或胶接结构用真空袋密封在模具上,置于热压罐中,在真空(或非真空)的状态下,经过升温、加压、保温(中温或高温)保压、降温卸压过程,使其成为所需要形状和质量状态制品的成型工艺方法。热压罐成型工艺是广泛应用的复合材料结构、蜂窝夹心结构及金属或复合材料胶接结构的主要成型方法之一。材料成型时,利用热压罐提供的均匀温度和压力环境实现固化,所以可得到表面与内部质量较高,结构复杂,面积巨大的符合材料制作。 复合材料基体树脂的固化,除了与树脂分子结构有关,还与其它组分(固化剂,交联促进剂等)有关。外界条件--温度、压力和时间因素对固化起着重要作用,通常称这三个因素为主要工艺参数,一切热压罐成型工艺方法都要根据基体树脂的分子结构变化规律确定其相应的工艺参数,热压罐必须具备实现控制这些工艺参数的功能。 热压罐性能 我公司生产的热压罐温度、压力、真空的控制均满足符合波音BAC5621“K”、D6-56273“B”、D6-49327“E”和AMS2750“D”工艺标准、 我公司生产的热压罐可达到真空袋内工件、模具与罐内空气温度的统一性,有效控制工件不同位置的温差,工作温差能够控制在±0.5℃

复合材料制造工艺

复合材料制造工艺 第一章概述 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把材料、信息、能源作为社会文明的支柱;80年代以高技术群为代表的新技术革命,又把新材料与信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料是国民经济建设、国防建设与人民生活所不可须臾缺少的重要组成部分。复合材料作为材料科学中一枝独立的新的科学分支,已经得到了广泛的重视,正日益发展并在许多工业部门中得到广泛运用,成为当今高科技发展中新材料开发的一个重要方面。 鉴于材料的重要的基础地位和作用,每一次科学技术的突飞猛进,都对材料的性能提出了越来越高、越来越严和越来越多的要求。现如今在许多方面,传统的单一材料已经不能满足实际需要,在这种情况下,人们以其充满智慧的头脑将材料的新的发展方向伸向一个更加广阔的领域——复合材料。 本文就将对复合材料的基本概念、加工中的理论问题、制备工艺与方法和典型的应用加以阐述,希望能够比较全面的对复合材料做一个介绍。 首先我们来给复合材料下一个明确的定义。根据国际标准化组织(International Organization for Standardization, ISO)为复合材料下的定义,复合材料(Compose Material)是由两种或者两种以上物理和

化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料的组份材料虽然保持其相对独立性,但是复合材料的性能却不是组份材料性能的简单加和,而是有着重要的改进。在复合材料中通常有一相为连续相(称为基体),而另一相为分散相(增强材料)。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中的。两相之间存在着相界面,分散相可以是增强纤维,也可以是颗粒状或弥散的填料。 复合材料的出现和发展,是现代科学技术不断进步的结果,也是材料设计方面的一个突破。它综合了各种材料如纤维、树脂、橡胶、金属、陶瓷等的优点,按照需要设计,复合成为综合性能优异的新型材料。可以预见,如果用材料作为历史分期的依据,那么,继石器、青铜、铁器、钢铁时代之后,在21世纪,将是复合材料的时代。 在概述的余下一些篇幅中,我们来大致了解一下关于复合材料的一些基本内容。 一、复合材料的命名和分类 复合材料可根据增强材料与基体材料的名称来命名。将增强材料的名称放在前面,基体材料的名称放在后面,再加上“复合材料”即为材料名。为书写简便,也可仅写增强材料和基体材料的缩写名称,中间加一条斜线隔开,后面再加“复合材料”。有时为了突出增强材料或者基体材料,视强调的组份不同也可将不需强调的部分加以省略或简写。 复合材料的分类方法很多,常见的分类方法有以下几种:

复合材料的最新研究进展

复合材料的最新研究进展 季益萍1, 杨云辉2 1天津工业大学先进纺织复合材料天津市重点实验室 2天津工业大学计算机技术与自动化学院, (300160) thymeping@https://www.doczj.com/doc/5f16547822.html, 摘要:本文主要介绍了当前复合材料的最新发展情况,主要集中在复合材料的增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面。希望能抛砖引玉,激发研究人员更有价值的创意。 关键词:复合材料,最新进展 1. 引言 人类社会正面临着诸多的问题和需求,如矿物能源、资源的枯竭、环境问题、信息技术以及生活质量等,这推动了复合材料的发展,也促进了各种高新技术的发展。但目前人们已不仅仅局限于新材料的创造、发现和应用上,科学研究已进入一个各种材料综合使用的新阶段,即向着按预定的性能或功能设计新材料的方向发展。并且,在复合材料性能取得飞速发展的同时,其应用领域不断拓宽,性能持续优化,加工工艺不断改善,成本不断降低。 复合材料的独特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能,其最大的优势是赋予材料可剪切性,从而优化设计每个特定技术要求的产品,最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。近年以来,复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展,由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发,使复合材料的市场竞争力有了很大的提高,应用领域不断扩大,除用于结构复合材料外,还大量的进入了功能材料市场。我们观察到,复合材料的发展趋势是[1]: (1)进一步提高结构型先进复合材料的性能; (2)深入了解和控制复合材料的界面问题; (3)建立健全复合材料的复合材料力学; (4)复合材料结构设计的智能化; (5)加强功能复合材料的研究。 近年来,复合材料在增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面研究较多,并且不断有新的市场应用,能够代表复合材料的最新发展方向。 2. 增强纤维环保化[2] 目前,增强纤维的发展趋势主要是强度、模量和断裂伸长的提高。但随着全球环保意识的风行,复合材料产品也逐渐受到环保方面要求的压力,尤其欧洲地区已有相关规定,热固性复材产品由于无法回收再利用而不易销往欧洲。在树脂之外,复材产品中的增强纤维迄今绝大部分都是无法回收再利用的,包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶等,全都是如此。 最近有一种新型增强纤维-玄武岩纤维(Basalt Filament),是由火山岩石所提炼而成的,堪称100% 天然且环保,预期在不久的未来,将会取代相当比例的各种纤维,而加入复合 - 1 -

国内外先进复合材料低成本制造技术的发展现状

国内外先进复合材料低成本制造技术的发展现状 从低成本成型的研发现状看,大致可分为以下5方面的内容:(1)对热固性复合材料一直沿用的方法进行改进和提高效率,如Filament Winding(FW,纤维缠绕)、Pultrusion(拉挤)、 Braiding(编织)、 Tow placement(丝束排布)、自动成套裁剪、预浸材料激光样板切割(Laser template)等自动化技术。(2)湿法工艺技术:RTM、RFI等在纤维增强体的预型件上再注入浸渍树脂。(3)热塑性复合材料的易成型新材料开发及IN-SITU(原位)成型方法:D irect consolidate(直接固结)、Commingled yarn(搀混纱线)、Powder co ated towpreg(粉末涂覆丝束预浸)等新成型方法。(4)不用热压罐的新固化技术,用微波、电子束、超声波、X线等高效率能量的新固化方法。(6)CAD/C AM模拟技术:铺层、浸渍、成型、固化等工序的模型化/模拟技术,有助于保证产品质量,提高生产效率。 低成本成型技术当前发展的主流是湿法成型技术,也称液体模塑成型技术(简称LCM),主要有树脂传递模塑、真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、树脂渗透成型工艺(SCRIMP)和结构反应注射模塑等。其中最重要的是树脂传递模塑技术(RTM)以及由此而发展起来的VARTM。RTM免除了将纤维制成预浸料,再切割成层片然后再铺叠成预型件的过程,摆脱了大投资的热压罐,工艺易于实现自动化,具有生产周期短、劳动力成本低、环境污染少、制造尺寸精确、外形光滑、可制造复杂产品等优点。是目前国际上发展应用最快,并在航空工业应用最多的低成本技术之一。 从国际上看,美国在湿法成型技术上处于领先地位,特别是在航空航天领域内,在过去十年里,美国应用RTM技术的增长率为20-25%。据美国塑料工程学会预测,在今后五年里美国应用RTM技术的增长率将提高到30-32%。美国基本形成了RTM有关的材料体系、制造工艺、技术装备和验证系统,并在武器装备上得

复合材料英语

复合材料英语 复合材料专业术语 高性能的长纤维增强热塑性复合材料:(LF(R)T)Long Fiber Reinforced Thermoplastics 玻璃纤维毡增强热塑性复合材料:(GMT)Glass Mat Reinforced Thermoplastics 短玻纤热塑性颗粒材料:(LFT-G)Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules 长纤维增强热塑性复合材料:(LFT-D)Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct 玻纤:Glass Fiber 玄武岩纤维:Basalt Fibre (BF) 碳纤维:CFRP 芳纶纤维:AFRP ( Aramid Fiber) 添加剂:Additive 树脂传递模塑成型:(RTM)Resin Transfer Molding 热压罐:autoclave 热压罐成型:autoclave moulding 热塑性复合材料缠绕成型:filament winding of thermoplastic composite 热塑性复合材料滚压成型:roll forming of thermoplastic composite 热塑性复合材料拉挤成型:pultrusion of thermoplastic composite 热塑性复合材料热压罐/真空成型:thermoforming of thermoplastic composite 热塑性复合材料液压成型:hydroforming of thermoplastic composite 热塑性复合材料隔膜成型:diaphragm forming of thermoplastic composite 离心浇注成型:centrifugal casting moulding 泡沫贮树脂成型:foam reserve resin moulding 环氧树脂基复合材料:epoxy resin matrix composite 聚氨酯树脂基复合材料:polyurethane resin matrix composite 热塑性树脂基复合材料:thermoplastic resin matrix composite 玻璃纤维增强树脂基复合材料:glass fiber reinforced resin matrix composite 碳纤维增强树脂基复合材料:carbon fiber reinforced resin matrix composite 芳纶增强树脂基复合材料:aramid fiber reinforced resin matrix composite 混杂纤维增强树脂基复合材料:hybrid fiber reinforced resin matrix composite 树脂基复合材料层压板:resin matrix composite laminate 树脂基纤维层压板:resin matrix fiber laminate 树脂基纸层压板:resin matrix paper laminate 树脂基布层压板:resin matrix cloth laminate

飞机用复合材料的低成本制造设备及工艺

FORUM 论坛 航空制造技术年第期 飞机用复合材料的低成本制造 设备及工艺 中国航空工业发展研究中心 陈亚莉 本文分析了复合材料低成本制造工艺及设备。指出在 降低复合材料成本方面,制造技术有着广泛机遇,其关键是自动化设备。在低成本工艺方面,非热压罐技术潜力巨大,代表着未来的发展方向。 Low -Cost M anuf act ur i ng Equi pm ent and Pr ocess of Com posi t es f or A i r cr af t 波音787已开始交付用户,A 350的格局已定,A320和波音737将重新换发,F-35正进入20年生产初期。飞机将成为下一个10年制造的主角,且将不再是以金属为主要结构的装备。材料系统的选择以及结构设计业已确定,金属及复合材料之间的平衡也已肯定下来。在这种情况下,制造技术将进一步提高生产效率和降仍有待改进。例如花大量时间来置 入紧固件,由于紧固件类别不同,需要一方面看图纸,在蒙皮上做标记,然后再将紧固件置入蒙皮。 飞机复合材料结构正在开发一系列缩短周期、降低成本的先进技术。例如,从三维设计数据库中自动取出零件的几何尺寸数据是飞机制造商的优先项目。当飞机产量大或要求制造精度高时,需要自动化设备进入生产车间进行铺层、切削加工、钻孔及在生产线上进行检验。 铺层自动化 对于复合材料制造来说,自动化是关键。碳纤维可提供所需的性能改进,但产量必须提高,成本才能降低。波音787、A 350以及F -35投产时就必须提高生产率。随着从手工铺层到自动化铺层,碳纤维在模具上的铺层就成了关键性的推手。 低成本,即使材料及结构方面大的决策已定,在制造方面仍有充分的改进空间。 由于空客及波音已将下一代窄体飞机推迟到2020年以后,复合材料与金属材料之争已冷却下来,即使 这样,先进材料及制造技术的发展仍 有机遇,只是不同飞机的机遇不同罢了。 例如,对于A 320neo 和波音737MAX 这样的飞机,要改变材料的 机遇有限,而结构及技术仍将采用标准形式。但对于A 350-1000以及787-10仍有更多的机遇采用新的制造技术。目前仍处在设计中的波音777X 有可能做更多的变化,例如,采用碳纤维复合材料机翼。这些飞机 在结构及材料决定之后,仍有大量降低及减重以及工艺改进工作。又如,F-35仍在开发中,重点放在制造改进上, 大量的手工劳动以及质量问题 陈亚莉中国航空工业发展研究中心研究员。长期从事航空材料情报研究工作, 曾获先进国防科技情报工作者等称 号。 44 201219

Ti基复合材料及其制备技术研究进展评述

先进材料制备科学与技术课题报告 ——Ti基复合材料及其制备技术研究进展报告 学院:材料科学与工程学院 学号:SY1401210 姓名:刘正武 2014年12月24日

摘要 钛基复合材料(TMCS)以其高的比强度、比刚度和良好的抗高温、耐腐蚀性能,在航空航天、汽车等领域有着广阔的应用前景,引起了材料研究者的广泛兴趣。国外对钛基复合材料的研究已有近40年的历史,发展相当迅速,开发出来的原位合成工艺、纤维涂层等制备技术已经成功用于制备高性能钦基复合材料。国内TMCS研究起步较晚,虽取得了一定成绩,但与国外相 比还有一定差距。 本文主要从钛基复合材料的研究背景,强化原理,以及存在的主要问题方面做了总结,并对国内外的研究现状作了简要评述。钛合金本身具有较高的室温和高温比强度、低密度、高弹性模量。加入增强相,又进一步提高比弹性模量、比强度和抗蠕变能力。颗粒增强钛基复合材料(PTMCS)与纤维增强钛基复合材料(FTMCS)相比,具有制备工艺较简单,成本较低,无各向异性,可得到近净型零件等优点,是很有前途的复合材料。自生钛基复合材料基体将由纯钛基体向Ti6Al转化,并加入其它的合金元素,会得到实际应用。 关键词:钛基复合材料;性能;制备;研究进展

目录 第1章前言 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.1研究背景及原理-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.2 主要问题 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 第2章国内外研究进展及评述 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 2.1 Ti基复合材料增强体的种类---------------------------------------------------------------------------------------------- 6 2.2陶瓷颗粒增强钛基复合材料 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.2 自生钛基复合材料--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 第3章结论 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 参考文献 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14

航空级树脂基复合材料的低成本制造技术

航空级树脂基复合材料的低成本制造技术 发表时间:2018-11-21T11:14:26.433Z 来源:《新材料·新装饰》2018年6月上作者:刘杰 [导读] 复合材料液体成型工艺是一种近年来出现的先进复合材料低成本制造技术。本文介绍了树脂传递模塑成型RTM和RTM的衍生工艺 V ARTM、SCRIMP、RFI等几种复合材料液体成型工艺(LCM)的特点,并分析了几种不同LCM工艺的优缺点及应用领域。关键词 (航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150060) 摘要:复合材料液体成型工艺是一种近年来出现的先进复合材料低成本制造技术。本文介绍了树脂传递模塑成型RTM和RTM的衍生工艺 V ARTM、SCRIMP、RFI等几种复合材料液体成型工艺(LCM)的特点,并分析了几种不同LCM工艺的优缺点及应用领域。 关键词:复合材料;液态成型工艺;RTM;RTM衍生工艺 1 树脂传递模塑(RTM)成型工艺 树脂传递模塑成型简称RTM(Resin Transfer Molding),是一种闭模成型技术,可以生产出两面光的制品。它的基本原理是先在模腔内预先铺放增强材料预成型体、芯材和预埋件,然后在压力或真空作用下将树脂注入闭合模腔,浸润纤维,经固化、脱模、后加工而成制品的工艺。RTM在航空航天和军事领域的应用主要体现大型结构部件的整体成型方面,国外RTM成型技术在航空航天领域的应用主要有雷达罩、螺旋桨、隔舱门、直升机的方向舵、整体机舱、飞机的机翼等。 RTM技术是一种非常具有竞争力的复合材料成型技术,可以作为预浸料/热压罐技术的补充或替代技术。热压罐成型的最大缺点是其体积大,结构复杂,且是压力容器。因此建设投资费用高。同时对于较大体积的热压罐。其升温和加压的速度比较慢。场内温度控制不均匀。与预浸料模压工艺相比,RTM工艺无须制备、运输、贮藏冷冻的预浸料,无须繁杂的手工铺层和真空袋压过程,也无须热处理时间,操作简单,技术开发和应用灵活。 RTM技术存在的难点是由于在成型阶段树脂和纤维通过浸渍过程实现赋形,纤维在模腔中的流动、纤维浸渍过程以及树脂的固化过程都对最终产品的性能有很大的影响,因而导致了工艺的复杂性和不可控性增大。主要问题有:①树脂对纤维的浸渍不够理想,制品里存在空隙率较高、干纤维的现象;②制品的纤维含量较低;③大面积、结构复杂的模具型腔内,模塑过程中树脂的流动不均衡,不能进行预测和控制。 2 RTIM的衍生工艺 2.1V ARTM(真空辅助RTM)工艺 真空辅助树脂传递模塑(V ARTM)是在RTM的基础上开发得到的。V ARTM是在真空状态下排除纤维增强体中的气体,通过树脂的流动、渗透,实现对纤维及其织物的浸渍,并在室温下进行固化,形成一定树脂与纤维比例的工艺方法。 V ARTM是一种吸出空气的闭模工艺,与常规的RTM工艺相比:①RTM工艺在树脂注入时,模具型腔内可积起几吨压力,通过抽真空V ARTM 工艺可减少这种压力,因而增加了使用更轻模具的可能性;②真空的使用也可提高玻璃纤维对树脂的比率,使制品纤维含量更高;③真空还有助于树脂对纤维的浸渍,使纤维浸渍更充分;④真空还起到排除纤维束内空气的作用,使纤维的浸润更充分,从而减少了微观空隙的形成,得到空隙率更低的制品;⑤V ARTM工艺生产的构件机械性能更好。 V ARTM工艺制造的复合材料制件具有成本低、空隙含量小、成型过程中产生的挥发气体少、产品的性能好等优点,并且工艺具有很大的灵活性。 2.2Light-RTM成型工艺 Light-RTM通常称为轻质RTM,该工艺是在真空辅助RTM工艺的基础上发展而来的,适用于制造大面积的薄壁产品。Light-RTM典型特征是下模为刚性的模具,而上模采用轻质、半刚性的模具,通常厚度为6mm~8mm。工艺过程使用双重密封结构,外圈真空用来锁紧模具,内圈真空导入树脂。注射口通常为带有流道的线性注射方式,有利于快速充模。由于上模采用了半刚性的模具,模具成本大大降低,同时在制造大面积的薄壁产品时,模具锁紧力由大气压提供,保证了模具的加压均匀性,模制产品的壁厚均匀性非常好。 2.3树脂浸渍模塑成型工艺(SCRIMP) SCRIMP是一种新型的真空辅助注射技术(V ARTM),是1990年美国Seemann Composites(西曼复合材料公司)在美国获得专利权的真空树脂注入技术。SCRIMP工艺的基本原理是在真空状态下排除纤维增强体中的气体,通过树脂的流动、渗 透,实现对纤维的浸渍。在模具型面上铺放增强材料和各种辅助材料,用真空袋将型腔边缘密封严密,在型腔内抽真空,再将树脂通过精心设计的树脂分配系统在真空作用下注入模腔内,最后固化成型。 SCRIMP工艺的树脂分配系统改善了浸渍效果,减少了缺陷发生,使模塑部件具有很好的一致性和重复性,同时也克服了V ARTM在生产大型平面、曲面的层合结构以及加筋异型构件等制品时,纤维浸渍速度慢、成形周期长等不足。与传统的RTM工艺相比,SCRIMP工艺只需一半模具和一个弹性真空袋,这样可以省去一半的模具成本,成型设备简单。由于真空袋的作用,在纤维周围形成真空,可提高树脂的浸湿速度和浸透程度。同时它只需在大气压下浸渍,固化;真空压力与大气压之差为树脂注入提供动力,从而缩短成型时间。SCRIMP工艺适用于中、大型复合材料构件,施工安全、成本较低。SCRIMP工艺制造的部件性能与航空航天领域广泛采用的热压罐工艺相媲美。随着SCRIMP技术从军事应用向民用工业的转移,在建筑、汽车行业将有很大的拓展空间,如大尺寸的屋面、建筑平台等公用工程构件。 2.4树脂膜渗透成型工艺(RFI) RFI工艺是在RTM的基础上发展起来的树脂膜渗透成型工艺。它是一种树脂融渗和纤维预成型坯相结合的技术。RFI采用单模和真空袋来驱动浸渍过程,工艺过程是:将预制好的树脂膜铺放在模具上,再铺放纤维预成型体并用真空袋封闭模具;将模具置于烘箱或热压下加热并抽真空,达到一定温度后,树脂膜熔融成为黏度很低的液体,在真空或外加压力的作用下树脂沿厚度方向逐步浸润预成型体,完成树脂的转移;继续升温使树脂固化,最终获得复合材料制品。 RFI工艺加热时树脂流动是厚度方向的流动,大大缩短了流程,使纤维更容易被树脂浸润。相对于RTM工艺,RFI工艺能制造出纤维含量高、孔隙率极低、力学性能优异、制品重现性好、壁厚可随意调节的大型复合材料制件和复杂形状的制件,并可根据性能要求进行结构设计。RFI工艺采用真空袋压成型方法,免去了RTM工艺所需的树脂计量注射设备及双面模具加工无需制备预浸料,挥发物少,成型压力低,生产周

树脂基复合材料低成本制造-原位固化技术发展及展望

树脂基复合材料低成本制造-原位固化技术发展及展望 迪力穆拉提·阿卜力孜段玉岗李涤尘 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,西安,710049 摘要:随着树脂基复合材料应用领域的扩大和使用比重的增加,发展高度自动化的低成本制造技术成为研究热点。本文介绍了集成复合材料自动化的成型方式和新型固化方式为一体的复合材料低成本制造技术-复合材料原位固化成型技术的发展。并就各种固化方式,如:高频电磁波,热,微波,紫外光和电子束等在该工艺上的可行性做了概述,总结了各自的优缺点及存在的问题,为其以后的发展方向做了展望。 关键词:复合材料;低成本制造;原位固化;纤维铺放 中图分类号:TH39;TB332 The UV in-situ curing composite manufacturing based on UV-LED Dilmurat Abliz Duan yugang Li dichen State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049 Abstract:Composite curing methods existing nowadays and newly emerged have been introduced, and their feasibility for the composites in-situ curing method is outlined integrating with composite in-situ curing method, which has emerged as composites low cost manufacturing method. For example: high frequency electromagnetic wave, heat, microwave, ultraviolet radiation and electron beam in-situ curing. Furthermore, their main pros and cons are summarized and author’s preview towards future development is put forward. Key words:composites; low-cost manufacturing; in-situ curing; fiber placement 0 引言 复合材料因具有高比模量,高比强度,可设计性强,抗疲劳性能和耐腐蚀性能好等优异的性能,在航空航天,运输交通,航海等领域的应用越来越广泛[1-4]。在航空上,从20世纪70年代开始应用到飞机结构上开始,经过几个阶段的发展复合材料在飞机结构上的应用已经实现了从非承力,次承力构件到尾翼再到机翼与机身主承力构件的应用[5]。最新的波音B787飞机复合材料用量占结构重量的50%,而计划中的空客A350飞机上将复合材料的用量提高到52%。复合材料的应用可使飞机结构减重10%-40%,结构设计成本降低15%-30%,不仅提高了飞机燃油效率降低了成本,而且污染物排放量也大大降低[6, 7]。飞机结构复合材料的用量多少和结构重量占比已成为衡量飞机整体水平的重要指标。此外,复合材料在船舶,汽车等行业的应用也很广泛。 随着复合材料的应用领域的扩大和使用比重的增加,为了降低复合材料制造成本,国内外相继出现了纤维自动铺放技术(包括自动铺带技术和自动铺丝技术),液体成型技术(包括RTM,VARTM,VARI,SCRIMP和RFI等技术),低温固化技术等低成本制造技术[8, 9]。固化作为复合材料构件最终成型必要的工序之一,对复合材料最终性能和其制造成本起着至关重要的作用。现阶段复合材料构件比较成熟的固化方式是热固化。但传统的基于热压灌,热压机等的热固化方式存在诸多缺点,比如:能耗高,成型时间长,固化过程难以控制;成型零件因热效应,残余变形和残余应力大;尤其是对于大尺寸和厚,形状复杂的复合材料构件,不可避免的热梯度会引起固化不均匀和不完全;对预成型件模具要求很高,要采用比较昂贵的INVAR合金制造[10];此外,复合材料构件大小受热压灌容积限制,而热压罐设备成本很高,技术条件复杂,因此制造灵活性差,前期投资巨大等[11]。因此,为了实现复合材料构件固化“无热压灌化”,相继出现了用γ-射线,X-射线,紫外光,微波和电子束等新型树脂基复合材料辐射固化方

先进复合材料真空袋,热压罐成型技术

先进复合材料真空袋,热压罐成型技术 真空袋/热压峨成塑技术是航空、航天领城应用最广泛的成型技术之一它能在宽广范圈内适应各种材料对加工工艺条件的要求。 真空级/热压罐成型的主要工艺流程 1.模具清理和脱棋剂涂抹。 脱棋荆一定要涂抹均匀.用量要严格控制,过少影响脱模,过多污染制品。 2.预浸料裁切与铺叠。 裁切与铺叠可采取人工操作.可采取机器辅助裁切与人工铺叠相结合.也可采取全自动方式裁切与铺叠。裁切按模板裁剪.要注意控制纤维方向偏差,一般不超过士1度。铺叠时要按照设计的铺层顺序和方向依次铺叠,同时要注意在接缝部位采取搭接形式.且各层接缝必须错开.要注意将顶浸料展平压实,尽量排除层间空气。 3真空袋组合系统制作和坯件装袋. 真空袋组合系统制作需要采用各种辅助材料.其中包括:真空袋材料(改性尼龙薄膜或聚酸胺薄膜).橡胶密封胶条.有孔或无孔隔离膜(聚四氟乙烯或改性氟塑料)。吸胶材料。透气材料.脱模布和周边胶条等。按图10-1所示顺序将坯件与各种辅助材料依次组合井装袋.形成真空组合系统。在组合过程中.吸胶材料的用量要精确计算.真空袋不宜过小或过大,以舒展为宜。装袋后应进行真空检漏.确认无误后.便可闭合锁锁热压罐门.升温固化。 1.真空袋. 2.透气材料. 3.压板0 4.有孔隔离层, 5.预浸料叠层, 6.有孔脱模布, 7.吸胶材料, 8.隔离薄面. 9.底模版.10.周边挡条.11.周边密封带112.热压罐金属基板。13.密封胶条,14.真空管路 3.固化。 各种树脂体系的固化制度,应根据各种不同树脂体系的固化反应特性和物理特性分别给予制定,要懊重考虑加压时机和关闭真空系统的时机。固化完毕要控制降温速率,以防止因降沮速度过快导致制品内部产生残余应力。 4.出罐脱模。

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