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时间:2011-02-10 15:57来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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低温低压固化(E01)树脂开发始于 ,世纪 @年代, F年代初首次在航空中获
•?F•
 
得应用。如 "%在 &—’() * &的机翼前缘上试用。 ’++, -’++(年洛克希德•马丁公司将 ".(用于“暗星” "/01无人机的机身(23405蜂窝夹层结构)。
目前用得最多的是 ".()。".()特点是预浸料便宜,不要求高压固化及严格温度控制,粘度 6(%78;固化工装简单,可用于 ’9:’6高温。 %;压缩强度 ’6.%8<。正在开发的 =—,.重复使用航天飞机(空中载机发射的液体燃料推进飞行器,载人时 数为 >)全复合材料结构,采用了 ".()制造,现正在进行验证。
".(—’是在 ".()基础上研制的低粘度树脂体系,固化温度下粘度 ,%%78。".(—’特点是不加压固化平均空隙率小于 %? (@,%;压缩强度达 ’.9:8<。真空袋压力固化后,湿热性能和冲击后压缩强度与热压罐固化的 ,(%’—:树脂体系性能相似, ABC值在 ’.%—’(%8<之间。
第四节 D结构成形工艺
成形工艺是将原材料转化为结构,将设计的结构图样转变为实物的必经之路。提高制造技术水平,降低制造成本是扩大复合材料应用的重要措施。这里主要介绍热固性树脂基碳纤维复合材料结构成形工艺方法及其技术特点。
一、树脂基复合材料成形工艺技术特点
金属材料零组件,通常采用机械加工、压延、锻、铸等工艺方法制造,这是由金属材料可切削性、可延展性和可熔性等固有特性所决定的。零组件经装配、连接成为结构。
复合材料结构制造工艺技术要保证能精确控制实现结构设计所确定的纤维方向,并且切断纤维的机械加工应尽量减少。热固性树脂基体,经热压工艺,在模具内进行固化反应,在结构(件)成形的同时材料形成。因此,要有完善的质量保证体系来保证成品率。共固化、二次胶接等工艺技术和正在采用的预成形件 * E"(或 E&)树脂转移成形工艺技术,可实现复合材料大型构件整体成形,既可大量减少机械加工和装配工作量,大幅度降低装配费用,还可改善结构使用性能。
两者相比可见,树脂基复合材料成形工艺技术有如下显著特点:
"应确保实现结构设计所确定的纤维铺设方向;
热压工艺成形,结构件成形与材料形成同时完成;
可实现大型构件整体成形,显著减少机械加工和装配工作;
%需要完善的工艺质量控制体系,保证高成品率。
这几个基本特点,决定了复合材料结构设计与复合材料制造技术密切相关,共同商议综合协调所设计结构的工艺可行性(可操作性)、质量保证和降低成本等诸方面
•,>%•
 

要求。树脂基复合材料结构成形工艺方法分类。
二、成形工艺方法简介
复合材料结构件成形工艺方法多种多样,各有其长。同时,补充说明以下几点:
预浸料热压罐或软模、压力袋等成形工艺方法可获得高纤维体积含量( " &
%)、力学性能优良、尺寸精确、重复性好的高质量零构件。共固化整体成形技术可
制备大型整体飞机结构件,大大减少装配、连接工作量,提高结构效率。目前,复合材
料飞机结构件主要采用这类成形工艺方法成形。这类方法预浸料制备与贮存投资和
热压设备投资均较大,而且能耗高,再加之目前仍以手工铺层为主,制造成本自然较
高。
"纤维在线浸溃(有文献称为液体复合材料成形, &’(),没有预浸料制备过程,
生产效率高。自动铺带法和纤维自动铺放法是在纤维缠绕法基础之上,发展起来的
高度自动化、机械化的铺层方法。其关键技术是研制高度自动化的多轴纤维自动铺
放机。
预成形件 )树脂转移形成工艺方法目前正在积极开发推广应用。将纤维通过
编织或织物缝合等技术手段制成所需构件形状的三维增强材料预成形件,以期解决(层合结构难以解决的)层间强度差问题。树脂浸渍预成形件的方式大致可分为两类:以树脂面内压力注入预成形件的树脂转移成形(简称 *+(技术)为代表的一类和
以树脂膜熔化后 ,向(厚度方向)浸渍预成形件的树脂膜熔浸成形(简称 *-.技术)
为代表的另一类。预成形件制备设备投资很大,成形工艺需用 *+(、*-.专用树脂,
适合批量生产采用。
低温固化成形工艺技术是采用低温(/0以下)、低压(真空压力)固化树脂复
合材料制备高性能构件的成形技术,适合小批量生产应用。低温固化成形工艺的关
键是研制开发低温低压固化的高性能树脂,即达到目前航空制件性能水平的低温固
化树脂。
下面介绍几种成形方法的工艺过程:
热压罐法热压罐法是真空袋—热压罐法简称,是飞机结构高质量复合材料构
件的主要成形方法。基本工艺过程是将预浸科(浸有树脂胶液的单层纤维或织物)按
设计要求铺覆在其模具上并与其他工艺辅助材料一起构成一个真空袋组合系统,热
压罐内在一定压力(包括真空袋内的真空负压和袋外正压)和温度下固化成形各种形
状的结构。
"软模成形法软模成形是靠橡胶模具的热膨胀形成的压力实现加压成形构件,
整个工艺过程与热压罐法相同;特别适合于复杂的复合材料构件的整体成形。
预成形件 )树脂转移成形法树脂转移成形法是预成形件 )树脂转移成形法的简
•2/1•
 
称。又称树脂传递模塑法或 "技术。首先用缝纫、编织或胶粘等方法将增强纤维或织物制成所需构件形状(预成形件);成形时,将预成形件放入模具中,采用压力注射树脂的方法或将树脂膜熔化后,在自上而下压力作用下流经整个预成形件厚度等方法完成树脂浸渍,并固化成形,得到构件。
预成形件  "或 %&工艺方法的优点:

适用于各种铺放形式与毛坯构形的复杂构件;


整体性好,减少机械连接,近无余量加工;


与手工铺叠相比,工时消耗降低 ’(;


可采用低成本的纤维 树脂体系(仅在受拉面加少量中模量纤维);
 
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