复合材料技术
复合材料工艺及设备最新版资料

复合材料工艺及设备最新版资料复合材料是一种由两种或多种不同材料组成的材料系统,其具有优异的性能和多样化的应用。
复合材料工艺及设备是指用于制造复合材料的特定工艺和设备。
随着科技的不断发展,复合材料工艺及设备也在不断更新和改进。
目前,复合材料工艺及设备的最新进展主要集中在以下几个方面:1.纤维制备技术:纤维是组成复合材料的重要组成部分,纤维的质量和性能直接影响到最终复合材料的性能。
目前,最新的纤维制备技术主要包括原丝制备和纤维处理两个方面。
原丝制备技术主要包括熔融纺丝、湿法纺丝、气体传送纺丝等。
纤维处理技术主要包括表面改性、涂覆等。
2.树脂基体制备技术:树脂是复合材料中的粘结剂,树脂基体的制备技术对复合材料的性能也有重要影响。
最新的树脂基体制备技术主要包括树脂合成、树脂改性、树脂成型、树脂固化等。
3.复合材料成型技术:复合材料的成型技术主要包括手工成型、预浸法成型、自动化成型等。
最新的成型技术主要是指自动化成型技术,该技术利用机器人、控制系统等设备实现复合材料的快速、精确成型,大大提高了生产效率和产品质量。
4.复合材料加工技术:复合材料的加工技术是指对成型的复合材料进行切割、钻孔、铣削、拼接等工艺操作。
最新的加工技术主要包括超声波加工、激光加工、高速切削等,这些技术具有高效、精确、无损等特点。
5.复合材料性能测试技术:复合材料的性能测试是评价复合材料性能的重要手段。
最新的性能测试技术主要包括机械性能测试、热学性能测试、电学性能测试等。
其中,非接触式测试技术和多参数测试技术是目前研究的热点。
随着复合材料的广泛应用,对复合材料工艺及设备的需求也越来越高。
未来的发展方向主要包括提高工艺及设备的自动化水平,提高产品质量和生产效率;开发环保型的工艺和设备,减少对环境的污染和能源的消耗;开展附加值高的复合材料产品的研发和生产。
总结起来,复合材料工艺及设备的最新进展主要包括纤维制备技术、树脂基体制备技术、复合材料成型技术、复合材料加工技术和复合材料性能测试技术。
建筑材料的新型复合技术有哪些

建筑材料的新型复合技术有哪些在建筑领域,材料的性能和质量往往决定着建筑物的安全性、耐久性以及功能性。
随着科技的不断进步,新型复合技术为建筑材料带来了更多的可能性和创新空间。
一种常见的新型复合技术是纤维增强复合材料(FRP)与传统建筑材料的复合。
FRP 具有高强度、高弹性模量和耐腐蚀性等优点。
将FRP 与混凝土复合,可以显著提高混凝土结构的抗拉强度和抗裂性能。
例如,在桥梁建设中,FRP 筋可以替代部分钢筋,减轻结构自重的同时,增强桥梁的承载能力和耐久性。
纳米技术在建筑材料复合中的应用也日益受到关注。
通过在建筑材料中添加纳米粒子,如纳米二氧化硅、纳米碳酸钙等,可以改善材料的微观结构和性能。
纳米粒子能够填充材料中的微小孔隙,提高材料的密实度和强度。
同时,纳米技术还可以赋予建筑材料自清洁、抗菌等新的功能。
比如,在涂料中添加纳米二氧化钛,能够利用其光催化作用分解有机物,使建筑物表面保持清洁。
聚合物改性技术也是重要的新型复合手段之一。
聚合物如聚乙烯、聚丙烯等可以与水泥、沥青等材料复合。
聚合物的加入可以提高材料的柔韧性、抗渗性和抗老化性能。
在道路工程中,聚合物改性沥青能够减少路面裂缝的产生,提高路面的使用寿命和行车舒适性。
相变材料(PCM)与建筑材料的复合是实现建筑节能的有效途径之一。
PCM 能够在温度变化时发生相变,吸收或释放大量的热量。
将PCM 与墙体材料、保温材料复合,可以调节室内温度,减少空调和采暖的能耗。
例如,在夏季,PCM 吸收室内多余的热量,降低室内温度;在冬季,PCM 释放储存的热量,提高室内温度的稳定性。
此外,还有生物质材料与传统建筑材料的复合技术。
生物质材料如木材纤维、秸秆等具有可再生、环保的特点。
将其与水泥、石膏等复合,可以制备出轻质、保温、环保的建筑材料。
这种复合技术不仅降低了建筑材料的生产成本,还减少了对不可再生资源的依赖,符合可持续发展的要求。
在金属材料领域,层状复合技术也取得了一定的进展。
复合材料加工技术与应用

复合材料加工技术与应用随着科技的进步,复合材料作为一种新型材料在各个领域中得到了广泛应用。
其具有轻量、高强度、耐腐蚀、绝缘、隔热等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑、体育器材等领域中。
而复合材料的加工技术则也成为推动其应用发展的重要支撑。
一、复合材料的加工技术复合材料的加工技术包括了模压法、自动化机器人技术、热压成型、注塑成型等多种方法。
模压法是一种广泛采用的复合材料加工方法,其工艺流程包括了预制膜层、热固化树脂、纤维和增强剂四个步骤,最后通过模具将这些原材料固定在一起进行固化。
而自动化机器人技术则可以实现对复合材料的自动化生产,其中机器人伺服可以精确控制成型过程中的压力、温度、速度等因素,达到更高的成型精度。
热压成型则适用于制造复杂的薄壁部件,在高温和压力下,将树脂与纤维完全浸润,从而实现加固增强。
注塑成型适合于定量制造方法,将粘稠的高分子复合材料加热到塑态后注入模板、冷却、排出成型制品等。
二、复合材料的应用复合材料的应用领域丰富多样,特别是其在航空航天领域中的应用广泛。
复合材料具有轻量、高强度、耐腐蚀等优点,可以大幅减轻飞机自身重量,提高飞机性能,降低飞机能耗。
同时,在汽车制造领域中,复合材料的应用能够实现地球友好型设计,使经济性、环保性和性能之间的平衡更加优化。
在建筑领域中,复合材料的应用可以改善建筑结构的强度和耐久性。
三、未来复合材料加工技术的趋势未来的复合材料加工技术将主要围绕着快速成型、非接触加工、精细加工、智能化、柔性生产等方向进行发展。
快速成型技术将逐渐发展出用于复合材料无纸化打印技术、快速切割与铣削技术等,这些新技术可以大幅提高复合材料制造的效率和精度。
非接触式加工技术将更好地解决高精度薄壁零件加工难题。
智能化生产技术则将实现复合材料加工的自动化和智能化,提高生产效率,降低人工纰漏率。
柔性生产则将更好地复合材料制造工艺的灵活度和响应能力,更好地应对客户需求的变化。
综上所述,复合材料加工技术是推动复合材料应用发展的重要支撑,未来复合材料加工技术的发展方向将更加智能、高效、绿色、柔性等,对于提高复合材料在多个领域的应用水平具有重要的促进作用。
复合材料技术的研究现状与发展趋势

复合材料技术的研究现状与发展趋势复合材料技术在过去几十年中有了较大的发展,创造了大量的应用场景,也极大地推动了相关行业的进步。
本文将从研究现状以及未来的发展趋势两个方面来探讨复合材料技术的发展。
一、研究现状1.复合材料的定义复合材料是指将两种或两种以上不同材料结合在一起所形成的材料,通过对其进行复合,可以有效提高其力学性能和其他性能指标。
2.制造复合材料的方法目前制造复合材料的方法有很多种,其中最常见的方法是:手工铺层法、机器成型、自动复合机材法、自动纺织机法等。
每种方法都有其特点和适用范围。
3.复合材料的应用复合材料的应用领域非常广泛,如航空航天、汽车、船舶、建筑、电子等领域。
例如,碳纤维复合材料被广泛应用于航空领域中,可以制作轻量化的飞行器部件,如机翼、尾翼、机身等。
4.复合材料的优缺点复合材料具有较高的强度、刚度和韧性,同时还具有重量轻、易成型、良好的耐腐蚀性等优点,因此得到了广泛的应用。
但是,相对于传统材料来说,复合材料的成本较高,并且其开发和制造过程中还存在一些技术难点。
二、发展趋势1.材料的多样化和复合材料的集成在未来的发展趋势中,复合材料材料的多样化和复合材料的集成将是其中的关键点。
由于不同的材料具有不同的特性,因此它们可以用于不同的应用领域。
例如,钛合金和钢可以用于制造大型飞行器,而纤维素和树脂可以用于制造家具和纸质制品。
2.制造过程的自动化和数字化制造过程的自动化和数字化也是未来发展的重要方向。
通过在制造过程中引入自动化和数字化技术,如3D打印技术,可以提高制造效率和质量,同时降低成本。
3.绿色复合材料的开发随着环保意识的不断提高,绿色复合材料的开发也将成为一个重要的方向。
目前已有一些绿色复合材料得到了广泛应用,如生物基复合材料和可降解的聚酯复合材料等。
这些材料既具有较高的性能,又能够快速降解,并对环境产生较小的污染。
4.应用领域的扩大未来,复合材料的应用领域也将不断扩大。
例如,目前一些复合材料已经被用于制造电池、太阳能电池板和医疗器械等领域。
《复合材料制备技术》材料

《复合材料制备技术》材料复合材料是由两种或两种以上的成分组合而成的材料,可以具有优良的力学性能、热性能、电性能、化学性能等特性。
复合材料制备技术是指将不同的材料组合在一起,并通过一系列工艺流程形成所需的材料结构的技术。
复合材料的制备技术包括以下几个方面:1.基础材料选择:选择合适的基础材料是制备复合材料的关键。
常见的基础材料包括纤维材料(如碳纤维、玻璃纤维等)、基体材料(如树脂、金属等)和填料(如颗粒、纳米材料等)。
基础材料的选择应根据实际应用需求和成本考虑。
2.界面控制技术:界面是不同材料相互接触的部分,对于复合材料的性能起到至关重要的作用。
界面控制技术包括表面处理、增容剂使用等方法,可以改善复合材料的界面结合力、界面稳定性和耐久性。
3.成型技术:成型是指将基础材料组合成复合材料的过程。
常见的成型技术包括激光烧结、注塑、层压、热压和挤压等。
不同的成型技术适用于制备不同形状、尺寸和厚度的复合材料。
4.热处理技术:热处理是指通过控制复合材料的温度,改变其内部结构和性能的技术。
热处理技术包括烧结、退火、淬火等,可以改善复合材料的密实性、晶化度和力学性能。
5.表面修饰技术:表面修饰是在复合材料的表面涂覆一层特定的材料,以改善其表面性能和功能。
常见的表面修饰技术包括涂覆、溅射、镀膜等,可以改善复合材料的耐磨性、耐腐蚀性和导电性等。
6.检测和评估技术:复合材料在制备过程中需要进行质量检测和性能评估。
常见的检测和评估技术包括扫描电镜、红外光谱、拉伸试验、热重分析等,可以评估复合材料的成分、结构和性能。
复合材料制备技术的发展对于提高材料性能、降低材料成本、拓宽材料应用领域具有重要意义。
随着科学技术的不断进步,复合材料制备技术也在不断发展。
未来,随着纳米技术、生物技术、3D打印等新技术的应用,复合材料的制备技术将会更加精密、高效和可持续。
先进复合材料成型技术

先进复合材料成型技术
先进复合材料成型技术是指利用先进的工艺和技术手段将复合材料制备成所需形状和尺寸的过程。
其中,复合材料是由两种或两种以上的材料组成的,以得到更优异性质或性能的材料。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层状复合材料和粉末冶金复合材料等。
在先进复合材料成型技术中,主要的方法包括:
1. 压缩成型:将复合材料放入模具中,通过外部力作用使其成型。
该方法适用于具有规则形状的产品,如板材、棒材等。
2. 注塑成型:将复合材料加热至熔融状态后,通过注射机将其注入模具中,冷却后成型。
该方法适用于复杂形状的产品,如壳体、零件等。
3. 叠层成型:将预浸料或干预浸料的纤维层堆叠在一起,然后通过热压或自动化的机械压力系统将其热固化成型。
该方法适用于大型、高强度的复合材料制品。
4. 旋压成型:将预浸纤维绕在模具的表面,然后通过加热和压缩使其固化成型。
该方法适用于中小型、复杂形状的产品制造。
5. 真空吸塑成型:将预先加热的塑料片放置在模具上,然后通过真空吸取空气使其紧贴模具表面,冷却后成型。
该方法适用于薄壁、透明或有特殊形状的产品。
这些先进复合材料成型技术在航空航天、汽车、建筑等领域有广泛应用,可大幅提高产品的强度、刚度和耐用性。
先进金属复合材料成形技术

先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术是指利用先进的工艺和设备对金属复合材料进行成形加工的技术。
金属复合材料是由金属基体和增强材料(如纤维增强材料)组成的复合材料。
相比于传统的单一金属材料,金属复合材料具有更高的强度、刚度和耐热性能。
然而,由于其复杂的结构和成分,金属复合材料的成形加工相对困难。
先进金属复合材料成形技术主要包括以下几个方面:
1. 粉末冶金成形技术:通过将金属粉末与增强材料混合,然后经过高温和高压的成形过程,使其熔合并固化成型。
这种成形技术适用于复杂形状和大尺寸的金属复合材料制品。
2. 金属复合材料锻造技术:利用锻机对金属复合材料进行锻造成型。
锻造可以改变材料的内部组织结构和形状,从而提高其力学性能和耐热性能。
3. 金属复合材料挤压技术:通过在金属复合材料中施加高压,使其通过模具的通道流动并成形。
挤压成形技术适用于长条形的金属复合材料制品。
4. 金属复合材料注射成型技术:利用注射机将金属复合材料融化后注入模具中进行成型。
注射成型技术可以制造出高精度和复杂形状的金属复合材料制品。
以上是几种常见的先进金属复合材料成形技术,通过这些技术的应用,可以制造出更高性能、更复杂的金属复合材料制品,满足不同领域对于材料强度和耐热性能的要求。
复合材料的制造技术和应用

复合材料的制造技术和应用近年来,复合材料在各个领域中的应用越来越广泛,成为工业领域的一项重要技术。
复合材料是一种由两种或两种以上不同种类的材料复合而成的新型材料,具有很好的物理性能和机械性能。
下面将从制造技术和应用两方面来详细介绍复合材料。
一、复合材料的制造技术复合材料的制造技术种类繁多,主要包括手工制作、压塑、注塑和自动化制造。
1.手工制作手工制作是最简单的一种制造技术,主要适用于小型的复合材料制品的生产。
利用人工将复合材料制品逐步制作而成。
这种方法的好处在于工具简单,能够节省一部分生产成本。
2.压塑压塑是一种主要适用于大型的复合材料制品的生产。
与手工制作相比,它具有更高的效率,可以大量生产相同尺寸的制品。
压塑的过程需要先将树脂和被强化材料固化在一起,随后把这个材料片放入压力机中,在高温下进行热压处理。
这样的操作既能保证复合材料固化的程度,还能确保材料的厚度与密度的均匀性。
3.注塑注塑是一种先进的复合材料制造技术。
这种方法适用于制作异形及精密方法等需要高精度的产品,如桥梁、飞机和汽车等。
制造工艺是在高温下将树脂和被强化材料混合,然后将其注塑到模具中,在压力和温度下进行变形。
这个过程可以使复合材料被铸造成为具有良好机械性能和高耐用性的成品。
4.自动化制造自动化制造技术被广泛应用于大型企业中。
这种方法利用机械化设备,对复合材料的生产制造进行自动化处理。
同样的,这个过程可以确保高品质的制品。
它通常使用在生产复材船体、飞机翼和汽车车架等大型复合材料制品。
二、复合材料的应用复合材料适用于广泛的应用领域,包括汽车、航天、建筑、体育设备和船舶等。
1.汽车工业在汽车制造中,复合材料被用来制造一些轻型件,如车顶、车身和车门等。
复合材料的轻量化和高强度的特性可以获得更好的动力输出效果,使得汽车更加经济和环境友好。
2.航天工业复合材料在航天工业中的应用领域也很广泛。
它们可以用于制造火箭、卫星和飞机部件等。
复合材料具有轻重比优良和耐高温性能特性,在航空航天领域中能够更加突出 advantages。
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航空预浸料- 热压罐工艺复合材料技术应用概况发布时间:2011-11-23 15:34:27先进复合材料自问世以来,由于其轻质、高强、耐疲劳、耐腐蚀等诸多优势,一直在航空材料领域得到重视。
随着近几十年来的发展,尤其是最近10年在大型飞机上井喷式的应用,先进复材料已经证明了其在未来航空领域的重要地位,它在飞机上的用量和应用部位也已经成为衡量飞结构先进性的重要标志之一[1] 如目前代表世界最先进战机的美国F-22 和F-35,其复合材料占机结构重量达到了26%(F-22 机身、机翼、襟翼、垂尾、副翼、口盖、起落架舱门;F-35 机身翼进气道、操纵面、副翼、垂尾),欧洲EF-2000 战机更是达到了35%~40%(机翼、垂尾、方向舵[2] ;民机领域的两大巨头波音和空客,在其最新型的大型客机波音787、A350XWB 机型中,大幅使用复合材料,分别达到50% 和52%[3],在机身主承力结构中,除一些特殊需要外,基本上实现了全复合材料化。
从当前的复合材料应用来看,航空复合材料具备以下几个方面的特点:在材料方面,飞主承力结构应用高韧性复合材料;在工艺方面,呈现出以预浸料- 热压罐工艺为主,积极开发液体成型工艺及其他低成本成型工艺的态势,对复合材料构件的制造综合考虑性能/ 成本因机[4]设计理念的广泛认知,复合材料已逐渐在主承力结构上站稳了脚跟,而且,为了进一步将复合材料的优点充分发挥,飞机结构设计越来越趋向于整体化和大型化。
复合材料在主承力结构上的应用技术是体现航空复合材料水平及应用程度的重要标志。
目前复合材料主承力构件仍是以预浸料- 热压罐工艺为主。
基于此,本文旨在介绍目前与航空预浸料- 热压罐工艺相关的复合材料技术。
主承力结构用预浸料1 高性能复合材料体系“计是主导,材料是基础,工艺是关键”[5]复合材料的制造技术与材料的发展息息相关。
航空预浸料-热压罐工艺高性能复合材料到目前已经历了3个阶段。
第一阶段的复合材料采用通用T300 级碳纤维和未增韧热固性树脂,具有明显的脆性材料特征,主要用于飞机承力较小的结构件。
第二善,应用范围扩大到垂尾、方向舵和平尾等部件。
第三阶段的复合材料为高韧性复合材料,其应用扩大到机材料应用于飞机主承力结构,波音公司首先提出了高韧性复合材料预浸料标准BMS8-276,概述了主承力结构复合材料性能目标,并提出采用冲击后压缩强度(CAI)作为合材料结构应用性能的评价指标。
据此波性能,要求碳纤维拉伸弹性模量提高30%、拉伸强度提高50%,同时,开发高抗分层能力的韧性树脂基体,以将复合材料结构设计许用应变提高到0.6%~0.8%。
1985 年NASA 发布RP1142 碳纤维/ 热固性韧性树脂复合材料标准规范。
1989 年中模/ 高强碳T800 达到波音公司碳纤维材料标准BMS9-17 要求,并与同期研发的180℃固化高韧性环氧树脂成的复合材料( 如T800H/3900-2)达到波音公司材料标准BMS8-276要求[6] 国外部分飞机主要复合材料结构设计选材见表1。
国内复合材料体系的发展也同样经历相应的阶段,目前已在韧性复材取得一定的成果。
国内外部分复合材料性能如表2、表3 所示。
2 预浸料工艺性随着预浸料-罐工艺在航空主承力复合材料结构上的应用,结构设计逐渐趋于大型化和整体化,其目的是为了更好地发挥复合材料的优势、降低成本和减轻重量。
但由此也带来了相关构件制造上的困难。
如过去热固性预浸料的固化过程需要吸胶,在预浸料升到一定温度并保持一段时间后才能对其施加压力,以保证制件的质量。
随着复合材料构件大型化和整体化程度的不断提升,其在热压罐内固化过程中的温度场分布也变得越来越不均匀,如还采用传统的保温再加压的固工艺,则难以保证预浸料加压带的要求,从而导致制件制造质量的下降和固化成型时间的增加。
为解决这一问题,需要改善预浸料本身的工艺特征,以适应复合材料结构变化所带来的新需求。
为此,国内外通过大量的研究,均已开发出多种可实现“零吸胶”、“常温加压”工艺的预浸料,从而保证了热压罐工艺复合材料制件的质量一致性,并减少了进罐时间。
国内开发的环氧树脂预浸料碳Ⅷ/BA9918 预浸料、碳Ⅶ/BA9916-II 预浸料、CCF300/BA9916-II 预浸料和双马树脂预浸料CCF300/QY9511、碳Ⅶ/QY9611,都可做到“零吸胶”、“常温加压”,部分预浸料已用于多个型号产品的生产。
航空复合材料主承力结构的预浸料- 热压罐成型工艺1 整体化成型工艺着复合材料结构设计的发展,考虑进一步减重和降低成本,航空复合材料主承力结构件已越来越倾向于使用整体化制造工艺,将多个构件一体化制造,以减少复合材料之间的装配连接。
目前,预浸料- 热压罐工艺的整体化制造技术可分为共固化、共胶接和二次胶接3 种方案。
每种均有各自的特点,因此需根据实际的结构和工艺要求来选择相应的整体化制造技术。
在整体化制造中,各构件之间连最为关键的环节,因为它往往是整个结构最为薄弱的环节。
如盒段整体结构中,相比,其弱点是承受面外载荷的能力较差,因此需要使用一些手段对该位置面外拉伸方向的性能进行加强。
从目前的研究来看,Z-PIN、缝合技术虽然能改善面外拉伸性能,但其对结构的面内力学性能有一定的影响。
针对整体化结构R 区的面外承载能力弱的特点,国内有关研究在这方面独辟蹊径,从提高材料性能的角度,开发了ZXC195、ZXC190、ZXC185 等系列增强芯材。
该类增强芯材主要通过改善整体结构中R 区材料的韧性,来提高整体结构接头的面外承载能力,因此对于该区域结构的面内性能没有任何影响。
目前,部分增强芯材已完成了相关整体化结构的工程应用,并取得了很好的应用效果[10] 。
2 各主承力结构成型工艺2.1 壁板类成型工艺复合材料壁板主要用于飞机尾翼、机翼和非筒体成型的机身。
该类结构主要由蒙皮和长桁组成。
由于复合材料结构设计经历过等代设计,早期复合材料制造的壁板通常是由各自成形好的蒙皮和长桁通过机械连接组装而成。
这样的方式增加了结构的自重,不能很好地发挥复合材料的优点。
随着复合材料整体化制造技术的出现,壁板类复合材料结构也逐渐摆脱了机械连接,实现了一体化制造。
其制造工艺方案主要有以下几类。
(1)蒙皮与长桁共固化。
分别铺叠蒙皮和长桁;通过模具工装将其组合在一起,接触面铺胶膜(或不铺胶膜);之后整体进热压罐完成共固化。
(2)蒙皮先固化,再与长桁共胶接。
先蒙皮固化;铺叠长桁,通过模具工装将其固定在已固化好的蒙皮上,接触面铺胶膜,之后进罐完成共胶接。
(3)长桁先固化,再与蒙皮共胶接。
先固化长桁,并进行必要的机加;铺叠蒙皮,通过模具工装将固化的长桁与其组装,接触面铺膜,之后进热压罐完成共胶接。
(4)二次胶接。
分别固化蒙皮和长桁;将长桁进行必要的加工;通过模具工装将蒙皮与长桁组装,接触面铺胶膜,之后进热压罐完成二次胶接。
(5)混合工艺。
该工艺主要用于结构复杂的壁板结构。
其制造工艺根据蒙皮和加筋的先后固化顺序分为多种工艺方案,统称为混合工艺。
图1 为采用混合工艺成型的国内某纵横向加筋机身壁板。
以上的壁板类制造工艺方案各自具有不同的优缺点,在实际的工艺方案制定时,设计人员需要考虑具体的情况和相应的工程经验,来选用不同的成型工艺。
2.2 大长细比长桁和C 形梁成型工艺在飞行器复合材料构件中,有一类大长细比的结构件,如机翼长桁、机翼C 形梁、机身长桁、机身地板梁等。
这类构件结构虽然相对简单,但却无法使用自动铺带设备直接铺叠出毛坯,如果用手工铺叠却又不能在成本和周期上满足批量生产的要求。
基于这类构件的结构特征,国内外工艺研发人员相继开发出了基于自动铺带技术的适用于大长细比构件的毛坯制备工艺。
(1)隔膜成型。
隔膜成型工艺是在欧洲推出的ALCAS 计划中,开发的一种用于加工飞机前梁的一种典型成型工艺方法。
隔膜成型原是一种为热塑性复合材料开发的成型工艺,后发现用于热固性复合材料具有很广泛的用途。
它具有成型过程中纤维不易滑动、不易产生皱褶的特殊功效,非常适于加工大型飞机机翼前梁的C 形截面[11]在近年推出的A400M 飞机的C 形前梁的毛坯制备采用了这种工艺方法。
需要指出的是,该工艺方法并非针对所有的预浸料都适用,相应的树脂应具有一定的流动性。
有资料表明,空客A350XWB 在选材中由于坚持选用三代增韧的M21E/IMA 预浸料,其所用树脂是用热塑性树脂韧化的,缺乏流动性,用隔膜成型较困难,因此只好用自动铺丝技术来完成[12] 。
(2)叠层滑移工艺。
叠层滑移工艺是国内研发的专用于大长细比构件的毛坯制备工艺。
该工艺首先将构件的复合材料模型进行平面展开,并可用自动铺带机铺叠展开后的平面毛坯。
将平面毛坯放入专用装置并进行加热软化,利用压力使其贴于相应的模具表面,形成最终的制件毛坯[13] 。
基于这种工艺,国内已研制出了10m“C”形梁以及10m“工”形、“J”形、“T”形长桁,且构件的质量完全满足要求。
2.3 盒段整体结构在现行的飞机翼面类复合材料整体化结构中,有多种结构设计方案,较为经典的如上、下蒙皮与骨架一体成型的整体盒段,下蒙皮与骨架一体成型并与上蒙皮机械连接的整体盒段等。
针对这些不同的复合材料结构形式,需要开发相应的制造工艺方案。
几种典型的成型工艺方案如下:(1)基于“π”形接头的盒段结构成型工艺。
这一类结构方案主要用于飞机平尾、垂尾。
其成型路线是先成型上、下“π”形加筋壁板和腹板,然后将腹板与上、下“π”形加筋壁板合拢胶接,组成盒段整体结构。
目前该种结构和型工艺已在我国某机型的垂直安定面上得到应用,图2 为国内研制的“π”形接头盒段结构。
(2)基于T 形接头的骨架与上、下蒙皮一体成型工艺。
该类结构先铺叠(或固化)上、下蒙皮,通过模具工装将未固化的骨架与上、下蒙皮毛坯(上、下蒙皮)组装在一起,接触部位填充胶膜,再(或上、下蒙皮)与骨架和胶膜的共固化(或共胶接)。
通常这类结构适用于飞机平尾、垂尾部分,如目前波音787 的平尾即采用了这类成型工艺。
如图3 所示为国内采用骨架与上下蒙皮一体成型工艺研制的盒段件。
(3)基于T 形接头的骨架与下蒙皮一体成型工艺。
该类结构先铺叠(或固化)下蒙皮,通过模具工装将未固化骨架与下蒙皮毛坯(或下蒙皮)组装,接触面化(或共胶接);固化上蒙皮;上蒙皮再与骨架/ 蒙皮一体成型下壁板进行机械连接。
该类结构主要用于战斗机的机翼主承力结构,目前有多种飞机机翼采用了该类结构,如欧洲EF2000 机翼、日本F2 机翼。
国内对于该类结构的成型工艺已完成了相关的工程验证,并得到应用。
2.4 机身筒体成型工艺目前使用复合材料制造机身的结构方案有两类,一类是将机身的每段筒体分为四块壁板分别成型后,再用机械连接方式对接,空客A350XWB 即为这种工艺方案;另一类则是将机身每段筒体整体成型,其代表机型是波音787。