热隔膜工艺温度与成型速率对C形复合材料成型质量的影响

利用自制的热隔膜成型设备制备C形结构碳纤维/环氧预浸料预成型体,通过对预成型体的厚度、缺陷进行表征,考察了工艺温度、成型速率对C形预成型体成型质量和预浸料层间摩擦阻力的影响,分析了预浸料摩擦滑移特性与热隔膜工艺成型质量的关联性。结果表明:通过提高工艺温度、降低抽真空速率可以降低预浸料层间摩擦阻力,得到成型质量较好的C形预成型体。热隔膜成型工艺条件对预浸料层间摩擦滑移特性有重要影响,摩擦阻力可以作为优化热隔膜成型工艺参数的重要依据。     

多因素作用下自动铺丝预浸料黏性变化规律

自动铺丝工艺是一种先进复合材料低成本、自动化成型制造工艺,其通常应用于制造飞机机身、S型进气道等大曲率复合材料构件。铺丝过程中,预浸料丝束黏性对铺丝产品最终质量有较大影响。一方面,丝束黏性不能过低,以保证预浸料之间顺利贴合。另一方面,丝束黏性也不能过高,以便于铺层失败时进行修改。目前,预浸料黏性评价方法以90°剥离试验与180°剥离试验为主,其主要针对自动铺带工艺中较宽的预浸带。前期初步试验表明,采用单丝束剥离试验法检测自动铺丝工艺中预浸料黏性时,数据会产生较大波动,无法满足相关检测要求。有鉴于此,本文首先建立自动铺丝预浸料黏性的检测准则,提出采用两丝束180°剥离试验检测预浸料黏性,然后基于该准则研究铺放压力、铺放速度、铺放温度、老化时间影响下丝束黏性的变化规律。     

连续碳纤维增强聚苯硫醚预浸料层间滑移行为研究

层间滑移是热塑性复合材料零件热变形工艺的重要成型机制,对预浸料层间滑移行为的研究是热变形成型复合材料零件的褶皱缺陷预测和控制的基础。本文研究了连续碳纤维/聚苯硫醚预浸料热变形成型中的滑移行为,采用自行设计制作的测试系统,对缎纹织物预浸料、单向预浸料的滑移行为进行了表征,并考虑了温度、法向压力、速度对滑移行为的影响。结果表明提高试验温度、降低拉动速度和法向压力,都有利于纤维的运动,促进预浸料的层间滑移变形。采用Stribeck模型对连续碳纤维/聚苯硫醚预浸料的层间摩擦系数进行预测并与实验结果进行对比,结果表明赫西数与摩擦系数之间存在线性关系。     

混杂纤维复合材料性能研究

对碳纤维织物、玻璃纤维织物和芳纶织物的性能进行测试,采用热熔法分别制备了一种增韧中温固化环氧碳纤维织物预浸料、玻璃纤维织物预浸料和芳纶织物预浸料。预浸料以单种预浸料铺层和不同纤维织物预浸料混合铺层方式铺贴组合,通过模压法成型复合材料层合板,进行性能测试并对比。结果表明,增韧中温固化环氧树脂的不同纤维织物预浸料混合铺层成型的层压板力学性能可以根据铺层设计优化,并不损失不同纤维铺层之间的界面性能。     

热固性碳纤维编织复合材料C形结构隔膜成型工艺

详细介绍了热固性碳纤维编织复合材料C形结构的热隔膜成型工艺。测量了CYCOM970/PWC-T300预浸料在60~120℃不同温度下的滑动摩擦系数。采用烘箱固化和热压罐固化两种方式,进行了热隔膜预成型体的固化试验。通过对试件进行三维激光扫描,得到了C形结构隔膜成型体的厚度、回弹大小分布规律以及滑移角的大小。通过对截面进行扫描,得到了成型试件的孔隙率。     

热固性碳纤维复合材料热隔膜预成型工程化应用研究

本文以商业化生产的热隔膜机和采用自动铺带技术铺贴的热固性复合材料平板叠层为研究对象,分别对复合材料种类、预成型温度、真空加压速率、成型工装热容、成型工装型面、平板叠层(厚度,贴成型工装面铺层角度,叠层边缘距R角处的长度等)等预成型相关参数和影响因素进行了研究,并将总结的规律成功应用于大尺寸工型梁的制造,为国内大型飞机复合材料主承力构件的自动铺带技术应用奠定了基础。     

碳纤维复合材料厚壁管的成型工艺

本发明提供一种以碳纤维预浸料制作厚壁管的成型工艺,属于复合材料的成型工艺领域。本发明采用碳纤维预浸料进行剪裁、铺叠、卷管、缠带和固化,制成碳纤维复合材料厚壁管。本发明提供的成型工艺,使管件铺层设计不受限制,纤维在不同方向上的分布量可以精确控制,纤维角度可以设计。制备过程中不造成环境污染,成型后无需后期加工处理。制备的厚壁管质量轻、孔隙率低、纤维体积分数高、承载能力强。本工艺方法使用T700级碳纤维环氧型预浸料生产内经37 mm49 mm1 200 mm     

基于国产T300级碳纤维复合材料C型肋结构成型工艺

以C型肋结构为研究对象,采用国产T300级碳纤维单向带预浸料,针对C型肋结构成型过程中存在的R角厚度减薄以及外形轮廓控制等问题,开展了一系列的工艺路线设计优化,通过优化零件封装方式和成型工装固化摆放方式,R角厚度实测值合格率由4.17%提高到100%;设计工装回弹角值,制造均衡铺层和对称铺层的试验件外形轮廓均能满足工程要求。通过一系列低成本高效的优化方式,本方法成功解决了成型过程中R角厚度减薄以及外形轮廓控制等问题,为国产复合材料改进研究提供借鉴,缩短了国产复合材料应用研究周期。     

零吸胶工艺复合材料层板成型质量与预浸料特性关联分析

针对3种国外产碳纤维/环氧预浸料,测试表征了预浸料的工艺特性,并采用热压罐零吸胶工艺制备了复合材料层板,考察了工艺条件对层板厚度和内部缺陷的影响,分析了成型质量与预浸料特性之间的关联性,进一步研究了层板弯曲性能、层间剪切性能对成型质量变化的敏感性。实验结果表明,由于零吸胶工艺树脂流动受到很大限制,预浸料树脂含量不均容易造成所成型层板厚度不均、表面不平整,另外,预浸料树脂流动性小的体系在层间容易出现明显富树脂现象;零吸胶工艺夹杂空气主要在真空作用下通过铺层内的通道排出,因此预浸料气体渗透率和成型封装方式对孔隙缺陷有重要影响;实验范围内,工艺条件的改变没有显著影响所成型层板的短梁剪切性能和弯曲性能。研究结果对于预浸料选择和国产高性能预浸料的开发具有重要参考价值。     

多向铺层拉挤FRP薄壁梁成型工艺及弯曲性能研究

采用适当的铺层设计和在模具口加装自主设计的导向装置,并改进拉挤工艺的进丝方法,然后通过拉挤工艺完全采用±45°纤维缝编毡作为型材腹板的预浸料生产纤维增强复合材料(FRP)薄壁梁,从而使FRP薄壁梁腹板为全±45°铺层结构.随后进行了4种不同铺层结构的FRP梁的对比弯曲试验.结果表明,与全0°铺层的FRP薄壁梁相比,腹板...     

预浸料的铺放适宜性评价(二)——铺覆性篇

在自动铺带成型过程中,粘性和铺覆性是用于描述预浸料是否适合铺贴的两个重要因素,将粘性和铺覆性分别独立地研究能更好地理解预浸料的铺放适宜性。本文主要针对预浸料的铺覆性进行了探索,论述了铺覆性的含义并总结了现有的预浸料铺覆性的定量表征方法,提出了以"最大弯曲力"定量表征预浸料的铺覆性,并通过三点弯曲试验研究了预浸料的粘弹性特征及自动铺带成型过程中的主要工艺参数(铺放速率、湿度、热风温度、老化时间等)对预浸料铺覆性的影响。实验结果表明,预浸料的铺覆性会随热风温度和湿度的升高而提高,随着老化时间和铺放速率的增加而减小。最后总结了铺覆性实验的工程意义,为自动铺带工艺参数的控制提供了参考。     

预浸料的铺放适宜性评价(一)——粘性篇

在自动铺带成型过程中,粘性和铺覆性是用于描述预浸料是否适合铺贴的两个重要因素,将粘性和铺覆性分别独立地研究能更好地理解预浸料的铺放适宜性。本文主要是针对预浸料的粘性进行探索,论述了预浸料粘性的物理意义,总结了当前国内外预浸料粘性的测量及表征方法,提出了以"平均剥离力"定量表征预浸料的粘性,并在自主搭建的试验平台上,研究了自动铺带成型过程中的主要工艺参数(取出时间、铺放压力、铺放速率、热风温度等)对预浸料粘性的影响。实验结果表明,在一定范围内,预浸料的粘性随取出时间先增大后减小,而随铺放压力的增加、铺放速率的减小、热风温度的升高而增大,为自动铺带工艺参数的控制提供了参考。     

自动铺丝构件缺陷形成机理的研究进展

自动铺丝是一种重要的复合材料自动化成型方法,可实现连续变角度铺放,适合大曲率复杂构件的制造,但成型质量受到了多种工艺参数的影响。本文从自动铺丝预浸料的粘弹性和流动性、结晶度、铺层的层间剪切强度、残余热应力以及最大弯曲力等方面对自动铺丝构件成型缺陷的形成进行了表征和机理分析;给出了影响构件成型缺陷的工艺参数,并总结了工艺参数优化方法的研究进展。最后,对自动铺丝构件成型缺陷形成机理的未来研究方向进行了展望。     

一种油罐用混杂型光固化预浸料性能研究

对影响混杂型UV预浸料的因素进行分析,试验证明预浸料一次性成型厚度与热引发剂浓度呈正相关,热引发剂(BPO)加入量为1.0%,最大可固化深度可达30.4 mm,为保证预浸料具有优异铺覆性,当增稠剂(MK 35)加入量为1.5%～2.0%时,工艺性能最佳。与传统UV预浸料进行性能对比,试验证明混杂型UV预浸料与传统UV预浸料力学性能相当,两种材料在相同条件下进行紫外光固化,前者一次性成型厚度较后者提高120.3%,解决了光固化成型厚度受限这一难题。     

预浸料变形性能参数的测量方法研究

复合材料设计软件中预浸料等材料的性能参数大部分可从供应商处获得,但缺少影响制造可行性模拟的材料变形性能参数——预警角度(warning angle)和极限角度(limit angle)。预警角度和极限角度的大小将直接影响软件中纤维变形模拟结果的真实性,并影响无褶皱铺放的制造要求。对预浸料的预警角度和极限角度测量原理进行研究,分析并验证了预警角度和极限角度测量方法的可行性,将测量结果输入Fiber SIM中,对吊挂前缘模具的预浸料铺放变形性进行模拟仿真,并将模拟结果同实际铺贴效果进行比较,结果一致,褶皱变形位置及变形尺寸准确无误。结果表明,本文提出的预浸料变形性能的测量及验证方法对复合材料制备过程的铺放模拟和铺层设计具有重要的指导意义。     

复材机身帽型长桁预成型体制造技术研究进展

帽型长桁为复合材料机身壁板最主要的支撑结构,其预成型体制造质量成为机身壁板制造成败的关键,本文阐述了使用手工铺贴、自动铺带+热隔膜、自动辊压、自动铺带+热模压以及液体成型五种工艺方法制造帽型长桁预成型体,详细描述了各类工艺方法的技术细节、优缺点以及技术应用状况,最后从力学效益、生产效率、综合成本进行对比分析,为帽型长桁的制造提供工艺借鉴。     

连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备及力学性能

采用自主研发的连续碳纤维/聚醚醚酮热熔法预浸料(HC2110),通过热压成型工艺制备了复合材料层合板。测试了复合材料的力学性能,表征了微观形貌和破坏模式。预浸料热性能测试表明,HC2110预浸料较国外材料(TC1200)的耐热性及成型工艺性较优。微观形貌分析表明,复合材料层合板中纤维分布均匀性对0°拉伸性能影响较小;而纤维和树脂的界面结合较差是导致90°拉伸强度明显偏低的主要原因。     

双马来酰亚胺/碳纤维蜂窝夹层结构孔隙优化

双马来酰亚胺(BMI)树脂/碳纤维(CF)预浸料作为蒙皮结构与芳纶纸蜂窝芯共固化工艺既要控制蒙皮的成型质量,又要控制蜂窝与蒙皮的黏接质量,同时蜂窝芯零件的耐压较小,因此针对共固化工艺过程中经常出现的孔隙问题进行研究。通过对孔隙数学模型进行分析,基于BMI树脂预浸料高挥发分和高流动的特性,对成型过程中预浸料铺层数、袋内真空压力、预浸料树脂含量调节不断优化。以无损检测和金相分析为手段,分析了成型工艺过程中的影响因素。研究发现,BMI/CF预浸料在蜂窝夹层结构中的孔隙率与铺层层数、袋内真空压力和BMI树脂含量有关。孔隙的产生主要是由于挥发分在预浸料和胶膜界面处的浓度差异引起的,当预浸料铺层层数≤10层时,蜂窝夹层件孔隙<1.5%;当预浸料铺层层数>10层时,蜂窝夹层件孔隙>1.5%。通过吸胶工艺及调节袋内真空压力能够有效地降低蜂窝夹层结构中的孔隙含量。     

复合材料在航空发动机风扇叶片上的应用综述

大涵道比涡扇发动机为不断减重,大量使用复合材料风扇叶片。本文综述了复合材料风扇叶片的发展与应用情况,总结了叶片各制造工艺的特点,包括预浸料手工铺放/热压罐固化成型工艺、预浸料自动铺丝/热压罐固化成型工艺、三维机织碳纤维增强树脂传递模塑(RTM)成型工艺。复合材料风扇叶片的制造工艺正朝着自动化、高精度的方向发展。     

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。