纤维增强树脂基复合材料制造技术研究进展

纤维增强树脂基复合材料具有质量轻、比强度高、比模量高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等一系列特点,已经成为航空航天及军工等高技术领域最重要的结构材料之一。随着复合材料研发及应用的快速发展,其制造技术也在向先进性和多维度方向发展,制造技术的发展又反过来进一步推动了复合材料的应用。总结了模压成型、模塑成型、热压罐成型、缠绕成型、自动丝束铺放成型、拉挤成型、增材制造技术等七种纤维增强树脂基复合材料的制造技术,对成型工艺流程、优缺点、研究热点进行了总结,并对纤维增强树脂基复合材料制造技术的发展前景进行了展望。     

复合材料机翼翼梁回弹研究

复合材料具有比强度和比模量高、抗疲劳性能好等特点,被广泛应用于航空航天领域,但复合材料在成型过程中受材料特性、铺层取向、固化制度和模具材料等因素的综合影响,会产生回弹变形,严重情况下可引起尺寸超差致制件和模具报废。通过回弹试验,采用有限元模拟试验件的回弹量,与实测结果比对后进行线性修正,得出修正公式,并在3 m机翼翼梁上进行验证。     

复合材料U形梁成型模具设计

以复合材料U形梁为研究对象,综合考虑模具材料与复合材料热膨胀系数的差异、模具的结构形式、回弹角补偿以及构件脱模等因素,采用CATIA三维软件对复合材料热压罐成型模具进行数字化设计。模具为框架式阳模结构,采用Q235钢焊接制造,对模具成型曲面进行补偿修正从而减小或消除热压罐成型过程中构件的变形,对两侧缘条各设置1°回弹补偿角以保证U形梁的尺寸精度和脱模要求。该模具结构合理,成本低,可加工性好,型面公差符合要求,具有良好的刚度和气密性。经工艺验证,采用该模具生产制造的复合材料构件型面公差符合要求,U形梁变形角度控制在技术要求范围以内,满足产品技术条件和后续装配要求。     

模具构件相互作用对复合材料固化应变的影响分析

复合材料热压罐固化工艺中,构件的脱模变形是影响成型质量的重要原因。通过热电偶和光纤光栅传感器相结合的方法对复合材料构件在热压罐成型工艺过程中的温度和应变进行了在线监测,研究了模具构件的相互作用导致的应变发展,并分析了树脂固化对模具构件相互作用的影响。结果表明:固化过程初期,应变主要来自构件压实和树脂的流动、凝胶,而后模具构件的相互作用会随树脂固化度的增大而增大,模具与构件之间转变为粘接状态,降温时模具构件的相互作用会使二者发生分离导致构件发生应力释放,并且应力释放会使模具构件的相互作用减弱。     

格栅形碳纤维复合材料制件成型技术研究

介绍了一种格栅形碳纤维复合材料锥筒制件的成型工艺技术。纤维采用日本东丽公司的M40，基体为648酚醛环氧树脂一三氟化硼单乙胺体系（4211体系），采用铸铝模具、真空袋热压罐成型工艺。通过工艺研究，突破了模具设计与制造、铺层设计、制件外观质量保证、制件尺寸精度控制、成型工艺等关键技术，成型的制件格栅条宽度和厚度均匀，外表光洁，尺寸精度高，满足了设计要求。     

复合材料制品的固化变形研究

热固性树脂基复合材料在热压罐成型过程中,由于模具的约束作用,工件内部会产生残余应力,进而引起工件回弹变形和翘曲变形。本文以层合板为例,分析固化工艺、铺层方式等因素对固化变形的影响。     

美国航空工业用先进聚合物复合材料

先进聚合物复合材料(APC)是用碳纤维、高模量玻璃纤维或芳纶纤维和高性能树脂制造的复合材料。高性能树脂是使用温度在150℃以上、强度高、耐环境性强的工程树脂。 APC的价格虽然比航空级铝材贵10倍,但它们比金属材料轻,取代金属结构材料,平均     

地铁车辆用碳纤维过渡车钩工艺制造技术研究

地铁车辆用过渡车钩是电动客车和机车之间的转接元件，理想的过渡车钩应重量轻、方便操作、安全便捷并能够承受整个列车被拖拽时产生的高承载。随着纤维增强复合材料在轨道交通领域的应用范围更广，碳纤维过渡车钩也成为研制热点。文中借鉴传统的金属过渡车钩结构，基于有限元仿真技术设计复合材料过渡车钩新结构，并以T800级预浸料为原材料，结合热压罐成型工艺实现地铁车辆用碳纤维过渡车钩的研制，并通过了相关的强度试验。     

模具对热固性树脂基复合材料固化变形的影响

热固性树脂基复合材料结构在热压罐成型过程中,由于模具的约束作用,导致构件内部产生残余应力,进而引起工件回弹变形和翘曲变形.综述和分析了影响残余应力和变形产生的各种模具因素,包括模具热传导性能、模具线膨胀系数、模具表面处理、模具角半径和模具的结构形式.     

高级复合材料的发展趋势

据报导,世界高级聚合物复合材料市场在今后十年中将以16％的年增长率扩大。到2000年其价值将达到120亿美元、增长最快的是航空和航天市场,估计年增长率为22％,工业市场的年增长率也会超过10％。高级聚合物复合材料由S玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳香聚酰胺纤维和若干种正在研制的新型纤维增强的聚合物基材树脂组成。传统的基材树脂有环氧树脂、聚酰亚胺树脂等热固性树脂,近年来有几种热塑性树脂也已进入市场。     

不同缝合方式的缝合复合材料无损检测及微观状态研究

缝合技术作为整体成型低成本制造技术已在航空领域得到广泛应用。缝合过程中引入缝线,缝线对缝合复合材料的无损检测结果和制件内部的微观状态都会有所影响。不同的缝合方式,缝线在制件内部的状态不同,因此对制件的无损检测结果和微观状态会产生不同的影响。通过实验研究了临缝、链式缝合和锁式缝合三种不同的缝合方式对缝合复合材料的超声A扫描和超声C扫描无损检测结果的影响,以及对制件内部缝线与树脂的结合等的影响。     

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。     

金属热压模具在金刚石锯片中的应用

通过采用金属热压模具及其对应的热压工艺制造出的锯片,与采用石墨热压模具及其对应的热压工艺制造出的锯片,进行锯切混凝土对比试验,并对锯片工作面的金刚石状态进行测量。结果表明,用金属热压模具制造出的锯片的性能不比用石墨热压模具制造出来的锯片的性能差,其烧结温度可降低60℃,原因是前者胎体包镶金刚石的能力比后者强,且热压工艺中对金刚石的损伤比后者少。这将能充分发挥金属材料抗氧化性强、低温强度高的优势,从而使金属材料能应用于金刚石锯片热压模具。金属热压模具替代石墨热压模具制造特殊锯片齿时,单齿热压模具成本更低,精度更高。     

基于RTM工艺的复合材料成型模具设计研究

树脂传递模塑成型是一种闭模成型工艺,可以制造具有精确厚度、正反表面均光滑的复合材料制件,具有高效、低成本、受环境影响小等优点.采用RTM工艺的成型模具应保证其结构尺寸的准确性,便于合模、启模,具有足够的强度和刚度,密封结构可靠,注胶口、排气口设置合理,考虑回弹及模具与制件热膨胀系数不一致对制件外形及尺寸的影响.采用PA...     

某型机复合材料U形蒙皮固化成型厚度控制

复合材料制件因其优异的性能,在航空领域得到越来越多的应用。但热压罐固化成型法往往存在制件厚度超差,难以控制的问题,严重制约着复合材料的使用范围。本文对某型机复合材料U形蒙皮固化成型后厚度超差进行研究,简要分析了复合材料U形蒙皮厚度超差的原因,提出了制件固化过程中进行边缘封胶和底部吸胶的工艺方法,有效地解决了复合材料U形蒙皮组件厚度超差问题。     

玻璃钢模具制造

制造一个好的玻璃钢模具,是为了获得完美的玻璃钢制品。选择合适的材料,对制造品质优良的玻璃钢模具是非常重要的。产品模具要考虑树脂固化期间放热而引起的温度上升,所以,制做玻璃钢模具时要选用耐热性能好,具有良好刚性的树脂。更重要的是,玻璃钢模具胶衣,应具有某些特殊品质,以产生高硬度的表面和耐热性。有一点应引起足够的注意,选用高硬度模具胶衣,通常脆性大。所以,应特别注意在玻璃钢产品完工脱模时,不能使模具有较大变形。脱模时引起的模具变形,会导致模具胶衣出现裂纹。     

复合材料先进液体成型技术的航空应用与最新发展

复合材料的大量应用已经成为提高民机产品性能与市场竞争力的重要因素,备受当前国际主要航空制造企业及相关行业的关注。而随着民机结构中复合材料的大量应用,其成本问题愈发凸显,使得复合材料液体成型技术愈发受到关注,调研了国内外液体成型技术相关的研究和应用工作,结合各类典型的航空复材制件的研制案例,介绍了复合材料先进液体成型技术的应用特点,并分析了该技术的最新发展趋势,以供参考。     

石墨模具在复合材料成型领域的应用研究

石墨材料具有良好的热传导性,耐高温、耐腐蚀,热稳定性能好,热膨胀系数低,摩擦系数小,这些都便于树脂基复合材料的成型和脱模,并可获得较高精度的制品。本文介绍了石墨材料的特点及在模具加工领域的应用,制造了尺寸相同的石墨模具及金属模具,按照相同的成型工艺分别成型出碳纤维复合材料制品,并进行了比较。结果表明:石墨模具比金属模具更适合成型精度要求比较高的复合材料制品。     

一种OOA成型中温固化环氧树脂芳纶纤维预浸料研究

研制一种OOA(非热压罐)成型中温固化环氧树脂芳纶纤维预浸料,对树脂进行流变性能和DSC分析,确定树脂的固化工艺。采用热熔法制备OOA成型芳纶纤维预浸料,通过真空袋法成型复合材料层压板,进行性能测试。结果表明,OOA成型中温固化环氧树脂芳纶纤维预浸料适合真空袋法成型复合材料,层压板孔隙率低,力学性能满足要求,复合材料玻璃化转变温度高,具有较好的耐热性。     

船舶用复合材料的性能研究

纤维增强聚合物基复合材料以其质量轻、耐腐性好、材料和铺层具有可设计性等优点,被越来越多地应用于船舶制造中。本文通过对纤维和树脂性能的研究,揭示了原材料性能对船舶用复合材料性能的影响,同时对不同树脂基体复合材料性能进行了比较。