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。     

商用飞机复合材料双面加筋壁板制造技术研究

本文以层间增韧环氧树脂碳纤维单向带及织物预浸料为原料,采用手工铺叠的方式制造双面加筋壁板,首先利用热压罐共固化蒙皮及单面长桁,然后采用胶接共固化的方式制造双面加筋壁板,通过利用成型模工装上的凹槽限制筋条轴线位置,解决了壁板轴线偏移问题,将轴线精度由以往的±2mm提升至±0.3mm;通过采用金属工装及筒状真空袋的组合成型...     

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。     

复合材料“J”型加筋壁板成型工艺研究

介绍了一种复合材料加筋壁板的制造方法。从工艺制造及模具设计2方面论述了如何解决复合材料加筋壁板成型工艺中存在无损、外形控制、变形和脱模困难等问题。实验结果表明,通过对工装芯模增加拔模角度,可解决复合材料零件回弹变形难题;采用金属模具和复合材料模具相结合的方式,可有效保证肋与蒙皮的胶接质量。     

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。     

捻子条填充量对T型件成型质量的影响

加筋结构被广泛应用于大型复合材料承力构件,而加筋结构三角空隙必须使用捻子条进行填充,捻子条的填充效果会显著影响加筋结构的成型质量。为优化捻子条填充量计算公式,提高加筋结构成型质量,分别在三种拐角曲率半径的T型件中填充不同体积的捻子条,并通过对T型件R区微观结构进行分析,探索了不同捻子条填充体积对T型件R区成型质量的影响。结果表明:当捻子条体积远小于理论填充体积时,R区与腹板结合处容易产生分散孔隙,并且在捻子条与蒙皮结合区域产生较为严重的分层;而当捻子条体积大于三角空隙体积时,R区的孔隙和分层缺陷得到显著改善,但捻子条填充量过大会使蒙皮壁板出现纤维褶皱和下沉等缺陷;并依据实验分析结果确定捻子条填充量修正系数为0.9,最终得到捻子条填充体积公式:V=0.9(R+nh)2(2-π/2)L。     

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。     

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。