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。     

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。     

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。     

复合材料帽型加筋壁板结构VARI工艺模拟与制造技术研究

采用PAM-RTM软件,对帽型加筋壁板结构进行了树脂流道仿真与设计。过程中,分别对注射口和溢料口在蒙皮、筋条等典型区域的分布位置和数量,树脂重力及注射溢料开关顺序对壁板树脂渗透效果及注射时间的影响进行了分析对比。仿真结果表明:采用蒙皮边缘两端注射帽顶溢料、从零件边缘向中央区域依次关闭溢料口的流道设计,零件出现缺陷的概率最小。以此仿真结果为参考,开展了帽型筋条壁板VARI工装设计与制造,最终通过零件成型及质量检测验证了仿真分析结果的有效性。     

基于FBG传感技术的复合材料T型加筋板低速冲击在线监测研究

将布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating,简称"FBG")埋植在复合材料加筋板结构三角填充区,在线监测复合材料加筋板冲击过程及压缩过程的应变信号。研究了冲击点位置、冲击能量对FBG传感器应变监测性能的影响,分析了FBG传感器对复合材料T型加筋板冲击及压缩过程监测的精确性。结果表明:在相同冲击能量条件下,随着冲击点位置与FBG传感器距离的增加,FBG传感器测得的复合材料T型加筋板应变值呈下降趋势;当复合材料T型加筋板出现较为明显的损伤时,FBG传感器未发生断裂失效。将FBG传感器埋植于加筋板的三角填充区内,在压缩过程中,FBG传感器反射波谱保持单个波峰且形状未发生变化,初步实现了对复合材料T型加筋板冲击及冲击后压缩过程应变信号的在线监测。     

RTM注胶工艺对T形复合材料构件内部质量的影响

为提高树脂传递模塑(RTM)工艺成型T形复合材料制件的内部质量,研究了RTM成型T形复合材料制件工艺中3种注胶方式对内部质量的影响。无损检测结果表明,3种注胶方式对T形试样内部质量的影响不同。沿着T形制件横边两侧注胶,纵边出胶,成型的T形制件内部质量分布差异较大,存在明显的内部分层和密集空隙,存在内部缺陷的面积百分比近似20%;沿着T形制件横边一侧注胶,其余两边出胶,成型的T形制件只有个别位置存在密集空隙类缺陷,且缺陷所占百分比不足5%;沿着T形纵边注胶,横边两侧出胶,成型的T形制件内部质量完好。     

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...     

多轴向复合材料加筋壁板的定位及成型

针对复合材料多轴向加筋壁板提出了一种框架式的模具定位结构。在蒙皮成型模具上设置一个定位框架,从框架的梁上定位筋条成型模具。模具结构简单、操作方便并且采用特殊的真空袋封装方式可以成型出筋条尺寸精度高、位置精确的复合材料加筋壁板。     

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。     

Ω型长桁加筋壁板记忆芯模共固化技术研究

复合材料机身Ω型长桁加筋壁板通常采用共固化工艺成型,在壁板共固化成型过程中,Ω型长桁内腔需填充芯模。芯模在铺放过程中需要有足够的刚性,以抵抗蒙皮自动铺丝过程中的压力;而芯模在固化过程中又要有足够的弹性,能够将热压罐的压力均匀的传递给长桁内腔。在壁板成型各个阶段,如何控制芯模不同的刚度特性是壁板共固化成型技术的关键。本文探索一种记忆芯模,该芯模在室温下表现为刚性特性,在高温下表现为弹性特性。搭建芯模承压测量系统,精确测量芯模在自动铺放压力作用下的最大变形量为0.89mm;搭建芯模传压测量系统,精确测量芯模在固化过程中的传压效率为80%-97%。此外,基于记忆芯模方案,探索Ω型长桁加筋壁板成型工艺过程,制造加筋壁板试验件,并对其外观、无损、厚度及金相进行检测,得到试验件的质量满足要求。     

炭黑/橡胶复合材料热导率的计算

应用不同的理论模型预测了炭黑/橡胶复合材料的热导率,并与实验测试结果进行了对比分析.结果发现,发黑体积份数对炭黑填充胶热导率影响很大,随着炭黑用量的增加,炭黑/橡胶复合材料的热导率逐步增加;炭黑/橡胶复合材料的热导率与炭黑的结构性及形态有关;在低填充份数2%～25%范围内,用Maxwell模型预测N234发黑/橡胶及N134炭黑/橡胶两种复合材料的热导率与实验结果最为接近.     

微晶粉增强中密度聚乙烯的研究

制备了以偶联剂改性的微晶粉填充中密度聚乙烯(MDPE)复合材料,分析了偶联剂种类、不同处理方法及填充量对增强MDPE力学性能的影响,在相同工艺条件下,与滑石粉填充MDPE进行了对比。结果表明：经钛酸酯类偶联剂湿法处理的微晶粉填充MDPE,在其质量分数为10％时．拉伸强度达到33．60MPa．显示出了较为明显的增强效果,且具有比滑石粉填充体系更好的拉伸性能,可作为一种新型增强填料。     

导热氧化铝改性工艺对界面材料导热性能的影响研究

为提高界面材料的导热性能,采用不同工艺对界面材料用导热氧化铝填料进行改性研究,通过考察导热氧化铝填料的形貌、添加量、复配比例对界面材料导热性能的影响,选取导热氧化铝填料最佳性价比配方和改性工艺。实验结果表明：当导热氧化铝填料以45 μm球形、45 μm类球形、5 μm角形按2∶3∶2质量比进行复配并进行干法-湿法联合改性时,其添加量可以达到95%（占有机硅油体系的质量分数）,导热系数可以达到4.25 W/（m·K）。     

三螺杆挤出工艺在填充母料生产中的应用

对石家庄德倍隆科技有限公司生产的三螺杆挤出机与双螺杆挤出机进行了比较.结果表明,三螺杆挤出工艺是生产填充母料的比较理想的新一代加工方法.它的推广应用对于提高填充母料生产技术水平将会起到积极的推动作用.     

A new equation for predicting electrical conductivity of carbon‐filled polymer composites used for bipolar plates of fuel cells

In this article, a statistical‐thermodynamic formula based on a new approach has been developed to predict electrical conductivity of carbon‐filled composites used for bipolar plate of proton exchange membrane fuel cell. In this model, based on percolation threshold phenomenon, it is assumed that the relationship between electrical conductivity of composite and filler volume fraction follows a sigmoidal equation. Afterwards, the four effective factors on composite conductivity including filler electrical conductivity, filler aspect ratio, wettability, as well as interface contact resistance are replaced upon constant parameters of sigmoidal function. In order to test the model, some single‐filler composites have been manufactured by using the phenolic resin as binder and graphite (G), expanded graphite (EG), and carbon fiber (CF) as fillers. The fitting quality is measured by R‐square, adjusted R‐square, SSE, and RMSE parameters. The results showed that there is a noteworthy agreement between the model and the experimental data. Compared to the other models, this model can be used for more types of fillers. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

高密度聚乙烯导电复合材料介电性能的研究

用熔融共混和热压工艺制备了CB/HDPE,MWNT/HDPE聚合物基复合材料,研究了填料体积含量,测试电压,填料形貌尺寸对复合体系介电性能的影响.实验表明,当导电填料含量达到渗流阈值附近时复合材料的介电常数达到最大,测试电压达到一定值时,渗流阈值附近的复合材料介电损耗会迅速增加,相同填料体积含量的MWNT/HDPE复合体系比CB/HDPE体系具有更高的介电常数,利用渗流理论、Maxwell-Wagner界面极化效应和微电容模型解释了实验现象.     

HDPE—g—MAH对填充体系增容作用的研究

研究了以聚乙烯／马亚酸酐接枝共聚物（ＨＤＰＥ－ｇ－ＭＡＨ）作为相容剂的ＨＤＰＥ／ＣａＣＯ３填充体系，通过对填充物的二甲苯萃取试验发现：接枝聚乙烯大分子链上的马来酸酐基团在熔融填充过程中与ＣａＣＯ３填料表面形成了一定的化学结合，改善了树脂与填料之间的界面亲和性，起到了增容作用。担伸与冲击性能测定表明增容填充体系的力学性能明显提高。     

The relationship between the physico-mechanical properties and the filler concentration in the HD polyethylene-dispersed filler system

The relationship of 10 basic physico-mechanical properties and the concentration of the filler is investigated through narrow filling intervals of seven different composite series containing various types of HD polyethylene and different grades of kaolin. A variety of mixing techniques for the preparation of the composites is used, and testing is carried out by applying different techniques and conditions. The investigations show that, in all cases when an identical mixing technique is applied for a given series of composite formulations, the relationship linking the physico-mechanical and dynamic-mechanical G′, G″, and tan δ properties with the concentration of the filler is not a monotonous curve, and displays a multiextermal character. We propose as one possible explanation that a periodic change in the free volume and the content of crystal polyethylene phase exists, as a function of the filling. The nonmonotonous character of the changes of properties is related to the proposed mechanism for the change of the physical structure of composites, which are composed of filler particles coated with n monolayers of polyethylene crystallites, when, as filling continues, periodically new types of filler particles are formed. The nonmonotonous character of the relationship between the properties and the concentration of the filler should be taken into consideration when these relationships are approximated or expressed in a mathematical-analytical form, especially when high amounts of fillers (more than 20 vol %) are used.     

基于数值模拟的气体辅助注射成型工艺控制研究

基于广叉Hele-Shaw流动模型描述了气体辅助注射成型时气体的穿透过程。采用有限元／有限差分／控制体积法计算充填阶段的压力场、温度场,确定熔体前沿和气熔界面,并以实际产品为例分析工艺参数对气体辅助注射成型产品质量的影响。     

超细活性碳酸钙充填丁苯橡胶的流变性能

本文用MPT(孟山都加工性试验机)评价等质量(100phr)充填的碳酸钙对SBR流变行为的效应,为超细活性碳酸钙的应用与品种开发提供必要的加工参数数据,探索橡胶/填料体系流变行为的规律,以及体系界面状况对体系流变行为的效应。