树脂基复合材料帽型加筋构件固化过程压力在线监测研究

为研究碳纤维增强树脂基复合材料构件固化过程的压力分布规律,搭建了以毛细管压力传感器为核心的压力在线监测系统,应用该系统在线监测得到了复合材料帽型加筋构件固化过程各关键部位的压力分布。在此基础上,分析了帽型加筋构件固化过程各部位压力分布受芯膜调型孔孔占比Xs的影响,研究了不同孔占比芯模固化帽型加筋构件的成型精度和微观质量。结果表明,当芯膜调型孔孔占比为0.099时,帽形加筋构件固化过程的压力分布均匀性较好,构件成型精度和微观质量较高。     

泡沫填充帽形加筋结构复合材料壁板成型工艺研究

针对某型机泡沫填充帽形加筋结构复合材料机翼壁板开展了成型工艺研究。结果表明,壁板所用复合材料的性能满足帽形加筋壁板二次胶接的工艺需求;在帽形加筋长桁与蒙皮进行二次胶接前对胶接部位采用400#砂纸进行打磨,可以保证胶接性能;采用室温加压工艺可以保证复合材料构件的内部质量和厚度精度要求;在帽形加筋壁板进行二次胶接固化时采用...     

共胶接T型加筋壁板模具设计及成型工艺研究

本文选取T型加筋壁板作为典型结构件,研究了热压罐共胶接工艺中成型模具的设计和模具对成型质量的影响。首先针对T型筋条的结构和成型特点,设计了两种模具方案,研究了硬模(金属模具)/硬模、硬模/软模(橡胶模具)两种模具配合方式对筋条成型质量的影响,并进一步研究了筋条、蒙皮的固化顺序对T型加筋壁板共胶接质量的影响。结果表明,T型筋条成型中拐角区的传压及受压均匀性是模具设计中考虑的要点;与硬模/硬模配合方式相比,硬模/软模配合方式可以提高筋条拐角区的受压和密实均匀性,不容易出现因受压不均而在拐角区和填充区产生的纤维褶皱及孔隙缺陷,但是筋条尺寸精度低于硬模/硬模的情况;采用有限元法模拟分析了硬模、软模内部压力分布,发现模拟结果与实验结果基本一致;已固化筋条与未固化蒙皮胶接时,胶接区蒙皮的厚度均匀性不易保证,采用未固化筋条与已固化蒙皮共胶接的方式更容易保证胶接区的质量。本文研究结果对壁板类结构整体化工艺成型质量的控制具有指导意义。     

聚甲基戊烯芯模材料的应用研究

帽形加筋是一种减重效率较高的结构形式,在飞机结构中发挥着重要作用,因此帽形加筋板制件的共固化成型成为国内航空复合材料制造的一项关键技术。所成型出的帽形件形状规整,无翘曲变形,无异物存在,外观光顺,内腔表面平滑,尺寸在公差范围内。研究聚甲基戊烯芯模材料在复合材料帽形加筋的应用。一次共固化制造复合材料帽形制件,可以保证产品质量。     

工型加筋结构模具方案对共固化过程树脂压力及成型质量的影响

以碳纤维/双马树脂复合材料工型加筋结构为研究对象,研究了模具方案对热压罐共固化过程树脂压力及成型质量的影响。对筋条两侧的模具采用了三种方案,即铝模/铝模、橡胶软模/铝模、拐角区预浸料增强橡胶软模/铝模。采用自主建立的树脂压力在线监测系统对三种模具方案下工型加筋结构内部树脂压力分布进行研究,进而结合制件尺寸及内部缺陷情况,分析模具方案对树脂流动、模具与预浸料铺层贴合程度及密实过程的影响。结果表明:橡胶软模能显著提高模具与预浸料的贴合程度,从而提高压力传递效率和密实程度;软模拐角区刚度对制件成型质量影响显著,拐角区刚度过低则成型中模具发生较大形变,不利于另一侧铝模与预浸料贴合以及制件尺寸精度的保证;适当提高软模拐角区刚度可提高密实压力均匀性和制件成型质量;适当刚度的橡胶软模和金属刚模配合方案对于加筋壁板结构的共固化工艺较为适用。     

长桁下凸缘倒角在共胶接工艺中对蒙皮铺层褶皱的影响

在复合材料加筋壁板的成型中有一种工艺方案是将已固化的长桁与未固化的蒙皮进行共胶接。为了解决采用此工艺时长桁下凸缘边缘处蒙皮铺层面外褶皱的问题,采用了长桁下凸缘倒角的制造方法,提高了产品的质量稳定性。通过对蒙皮皱褶部位的剖切取样,再采用显微观察的手段测量褶皱的几何尺寸,探索了不同倒角的长桁下凸缘边缘与蒙皮共胶接后铺层的褶皱程度,并分析了褶皱的形成原因。结果表明:对长桁下凸缘边缘倒角后可以明显改善蒙皮褶皱的情况,并且倒角越锐利蒙皮的褶皱程度越小。根据实际情况,在选取特定的角度对长桁下凸缘进行倒角后,可以在简化工艺的同时有效控制蒙皮褶皱的幅度。     

复合材料机身壁板帽型长桁结构效率研究

机身壁板重量约占机身结构重量的35%,复合材料机身壁板典型结构是采用帽型长桁的加筋板形式,在壁板受压缩载荷时主要由帽型长桁承受,因此帽型长桁承载结构效率决定了机身壁板结构效率,对飞机机身结构重量有较大影响。本文主要针对帽型长桁的截面高度和帽顶宽度参数变化对长桁压损和局部屈曲的结构效率影响进行了分析研究,以便在工程设计中合理确定相应参数,达到机身壁板结构较优的目的。     

一种复合材料长桁的吊装及定位工具的研制

在复合材料大尺寸壁板的制造过程中，无论是工型长桁还是T型长桁都涉及长桁转运和定位问题。特别是共固化工艺，连同钢材质工装一同转运往往重量达到1 t左右，单纯靠手工操作十分不便，为此本文提出一种新型铝合金材质的长桁吊装及定位工具配合吊车进行长桁转运及定位工作。该研究内容可为复合材料壁板的精细化、简单化制造工作提供有效的生产工具，无论是生产效率还是制造精度上都有很大提升。     

双曲率复合材料帽型加筋壁板自动化制造技术研究

具有大开口窗框、帽型长桁双扭曲爬坡结构特征的双曲率复合材料帽型加筋壁板是中后机身段曲率变化最大的部位。通过试验件制造开展了原材料智能仓储物流系统、自动铺丝和铺丝轨迹规划、自动铺带和热隔膜自动化成型帽型筋条、筋条定位、柔夹数控加工工艺性研究,文章验证了双曲率复合材料帽型加筋壁板的自动化制造技术的可行性。研究表明,双曲率复合材料帽型加筋壁板自动化制造技术能满足材料工艺要求和验收技术条件要求。     

5428/T700体系成型“T”型长桁工艺研究

针对飞行器复合材料常用蒙皮和长桁结构,利用5428/T700体系采用胶接共固化工艺整体成型了"T"型长桁。通过长桁外形、厚度及内部质量的检测,分析了工艺过程中模具选型、预吸胶工艺、结构预成型和固化组装对零件质量的影响。结果表明,模具组合方案、单向材料填充量通过与长桁结构中R角的关联影响热压罐压力传递,升温至130℃和加压0.3MPa作为5428/T700预吸胶参数能保证预浸料排胶,采用中温固化硅橡胶作为边缘封挡材料能够减少分层缺陷,5428/T700体系可用于复杂复合材料结构成型。     

复合材料捻子条自动化制造工艺研究

捻子条是复合材料梁肋三角区必不可少的填充材料。为了优化捻子条的制造工艺,提高制造质量,提高自动化程度,开展了材料构型、成型温度、材料填充数量等工艺参数的研究,探索不同的工艺参数对捻子条制造质量的影响。结果表明:材料填充数量为102%,拉挤成型温度为100℃,材料构型选取6. 35 mm×6层,可以保证捻子条的尺寸稳定、外观质量好。针对帽型长桁加筋壁板的捻子条,可以采用自动铺丝+拉挤成型工艺制造捻子条。采用优化后的捻子条可以保证蒙皮和帽型长桁的装配到位,固化后壁板三角区光滑过渡,质量好。     

S型环控管道的碳纤维复合材料制造工艺试验

以某武装直升机S型环控管道为研究对象,选用具有阻燃特性的碳纤维复合材料预浸料,采用充气芯模+阴模特殊结构的成型模具完成制造工艺试验。试验中充气芯模采用充气袋,外形为复合材料制件的内腔体形状,金属阴模结构为框架式模具,分为上、下模两部分,铺层方案采用管道整体铺层和翻边部分铺层两部分完成。试验过程中铺层完成后在铺层内腔放置充气芯模,然后连接气源装置进行充气,经过反复充气试验后,最优化的气压大小为2.5 MPa。合模后的装置加压调整好后采用烘箱固化,在烘箱中缓慢升温至125℃保温2 h固化得到制品。本试验所得S型环控弯管表面光顺、法兰边缘整齐,厚度符合图纸要求,整体尺寸公差符合要求。用存水的方法检验S型环控弯管的密封性,结果显示没有漏水、渗水现象。     

全高度泡沫夹芯结构胶接共固化制造工艺

采用德固赛的ROHACELL PMI结构泡沫为芯材,通过实验验证PMI泡沫的膨胀量为5%,发明了一种刚性泡沫夹层结构"软-硬模"共固化成型的工艺方法,分析了成型压力对泡沫及全高度泡沫的产品性能的影响。此工艺借助复合材料软模,可以整体制造无人机全高度泡沫夹芯舵面类结构,已经通过飞行验证。     

复合材料热膨胀成型工艺研究与应用

简要叙述热膨胀工艺的原理和成型工艺过程，对热膨胀芯模的材料性能和设计、制造进行试验，分析影响膨胀压力的因素，并与热压罐成型工艺进行性能对比。以硅橡胶材料制作的芯模与钢模组合使用制备碳纤维复合材料制件，应用效果较好。研究表明，该工艺适用于多腔体复合材料制件的整体共固化成型。     

固化工艺参数对复合材料帽形加筋壁板固化变形的影响研究

帽形加筋壁板具有高比强度、高比刚度、良好的可设计性等优点,在航空航天、能源交通、海洋工程、医疗、建筑、机械等工程领域得到了广泛应用.本文分析了固化工艺参数(固化温度、固化压力、降温速率)对帽形加筋壁板固化变形的基本规律,在深入研究预浸料固化动力学的基础上建立了帽形加筋壁板固化变形的理论模型.通过实验对该模型进行了验证和修正,修正后的理论模型与实际变形量具有较好的一致性.     

搪塑模具制备中电镀用环氧树脂芯模固化过程的流变动力学研究

搪塑模具制备过程中电镀用环氧树脂芯模的固化过程对于搪塑模具的制备至关重要。今采用流变学的的方法,对电镀用环氧树脂芯模的固化过程进行了研究。环氧树脂芯模在固化过程中,双酚A型环氧树脂与多元胺固化剂进行交联反应,固化程度逐渐增大。固化程度先缓慢增加,然后迅速增加,最后缓慢增加接近最大值,芯模完全固化。同时,温度对固化速率影响也很大。温度越高,速率越大;温度越低,速率越小,完全固化所用时间也就越长,则树脂芯模可操作加工时间也就越长。研究建立了电镀用环氧树脂的固化反应动力学方程,得到温度与固化速率的关系,同时获得固化反应的活化能,结果表明电镀用环氧树脂的固化反应动力学符合Kamal自催化动力学模型。     

复合材料硅橡胶膨胀加压成型模具的设计与制造

硅橡胶膨胀加压成型工艺是一种改进型的复合材料加压成型方法,成型时,将硅橡胶芯模与复合材料预浸料一起放置在刚性外模内,硅橡胶加热膨胀后,对产品施加压力。因为硅橡胶的加压形式与过程调控简便,所以可以制作模压或热压罐等传统方法无法制造的产品。本文介绍了硅橡胶膨胀模设计中的压力计算和压力测量方法,并介绍硅橡胶浇注模的设计和传递式硅橡胶热膨胀模的设计。     

玻璃钢缠绕张力的改变

对予应力定向玻璃钢制品缠绕过程特性的研究表明,这种材料性能的各项异性本质是予先绐定的各层张力规律改变的原因。利用在刚性芯模上环的缠绕,来研究线弹性状态下的张力分布规律。提出评价各层张力规律改交的计算方法,并确定临界圈数,超过此值,芯模上的压力就不再增加。     

缠绕制品的张力设计

文献[1]利用各向异性线弹性理论推导了“在要拆除的弹性芯模上的最佳张力制度”。本文在此基础上给出了:1。“在不拆除的弹性芯模上的最佳张力制度”;2.“在要拆除的刚性芯模上的最佳张力制度”;3.“在不拆除的刚性芯模上的最佳张力制度”;4.“处于内压工作状态时的最佳张力制度”的计算公式(推导从略),并和文献[1]的结果汇编在一起,供发动机壳体、内压容器、管道等纤维缠绕制品的缠绕成型张力制度的设计计算时参考。     

T型桁条成型工艺过程探究及其质量控制措施

简介了T型桁条的成型工艺方案以及成型模具的设计要求,针对T型桁条在成型过程中存在扭曲变形问题的原因进行了分析探究。进而在桁条制备工艺过程中采取预浸料质量控制、预浸料铺叠质量控制、三角区域质量控制以及固化参数的控制等相应质量控制措施,提高了产品的合格率。