先进复合材料构件成型模具和工装技术发展趋势

在分析先进复合材料构件成型过程和工艺特性的基础上,分别从满足先进复合材料构件成型压力、温度和真空度以及构件质量和工艺可行性等方面,综述了膨胀橡胶、殷钢、碳泡沫、碳毡、形状记忆高分子和水溶性材料等模具和工装的特点和应用状况.     

复合材料构件成型模具的参数化设计

文摘实现复合材料构件成型工装的快速设计对缩短生产准备时间、提高构件质量具有重要意义。本文分析了复合材料构件成型模具的结构和建模特点及要求,提取了结构各部分的设计参数;基于CATIA和CAA平台开发了复合材料构件成型模具设计系统,并应用于飞机复合材料构件的成型模具设计中,验证了本文方法的可行性。     

先进复合材料工装的应用分析

与金属工装相比,复材工装的耐擦碰或耐磨损性能较差。为解决这一问题,ACG公司与Integran公司合作,采用纳米技术,在复材工装的工作面镀上一层Invar。在复合材料制件制造过程中,由于复合材料构件必须用专门设计制造的模具使材料的固化过程和制件的成型过程同时完成,制件固化成形后几乎不再作任何加工,其内部     

缝合技术在复合材料液体成型预制体中的应用研究

以碳纤维为增强体的先进复合材料与传统金属材料相比,具有比强度和比刚度高、可设计性强、疲劳性能好、耐腐蚀、便于制造大型整体件等优点.随着复合材料设计和制造技术的不断发展和成熟,先进复合材料在军、民用飞机上的用量也在不断增加.随着复合材料用量的增加,其制造成本过高的问题也愈发显得突出.由于在复合材料总成本中制造成本约占60％～70％,低成本复合材料技术成为当今世界复合材料领域开发研究的核心问题之一[1].低成本的成型工艺方法是今后复合材料应用研究的主要方向.树脂传递模塑(Resin Transfer Molding)、RFI (Resin Film Infusion)等复合材料液体成型技术自出现以来由于其工艺上具有成形效率高、成本低、污染小、适合成型大型复杂构件等优点而倍受人们的关注.     

航空复合材料构件精确制造技术探讨及应用

随着军用航空器对作战效能比和民用航空器对燃油经济性要求的不断提升,以碳纤维增强树脂基复合材料为代表的轻量化高性能材料得以在航空器上广泛应用。国内外许多专家、学者对树脂基复合材料构件制造过程进行了大量的研究。复合材料成型工装制造时,应减少支撑块,并使用Invar钢制造的成型工装来提高复合材料构件的制造精度。在复合材料构件成型时,过低的固化压力会造成复合材料构件内部缺陷,低的升温速率和降温速率能够减少温度梯度对复合材料构件变形的影响。通过对工装补偿和优化成型工艺参数来实现盆形零件的精确制造。     

先进复合材料构件波纹梁的成型工艺

从材料选择、模具方案、成型工艺3方面研究了先进复合材料构件波纹梁的制造技术。     

某大型飞机复合材料壁板工艺仿真及验证技术

热压罐固化成型是制造复合材料的常用方法,固化期间罐内温度分布变化以及模具与复合材料构件之间的热不匹配、柔性模具的低热导率等因素导致制件内部不可避免的产生温度梯度以及残余应力,从而影响材料的使用性能。大尺寸曲面帽型壁板采用复合材料热压罐工艺成型,根据热压罐的工作原理,针对复合材料构件热压罐成型过程中温度场分布和固化变形等问题,进行了仿真分析,通过对比制件温度场分布和固化变形仿真计算结果以及全尺寸零件的实际验证结果,验证了预测方法的正确性。分别利用成型工装和检测型架改进优化以及制造过程优化来控制构件固化变形,使其形状满足产品尺寸的精度要求,证明根据工艺仿真计算结果以及工艺过程改进,可以对大尺寸曲面帽型壁板在制造工艺过程中出现的变形回弹及残余应力水平进行预估和最大限度的减小,实现复合材料结构设计和制造的一体化,提高制件的成型质量。     

先进复合材料热压罐成型固化仿真技研究进展

热压罐成型工艺是航空航天领域用复合材料构件的重要制备方法之一,工艺过程涉及热和压力在多相材料体系间复杂的相互作用,并影响复合材料成型质量.在物理化学作用机理研究基础上,建立数值模拟方法可有效指导工艺、工装的设计与优化,为先进复合材料研制模式从传统的积木式验证向数字化制造模式转变提供了有力的技术支撑.综述近年先进树脂基复合材料热压罐成型工艺数值模拟方面的主要研究进展,结合国内外研究现状,对热压罐成型工艺数值模拟的发展趋势及亟需解决的问题提出了几点思考.     

复合材料层间性能改善方法研究进展

纤维增强复合材料与传统金属材料相比,具有比强度大、比刚度大、可设计性强、抗疲劳、耐腐蚀等优点,已经广泛用于飞机、导弹、卫星等航天航空飞行器中.随着复合材料设计和制造技术发展成熟,先进复合材料在民用、军用飞机上的用量不断增大,发展到目前,新型飞机先进复合材料用量达到了50％左右.然而,其层间强度低和抗分层、抗冲击能力弱等问题随着其应用也逐渐暴露.     

高性能纤维增强树脂基复合材料3D打印

3D打印技术是一种逐层成形的增材制造技术,而纤维增强树脂基复合材料是一种力学性能优异的先进结构材料,结合3D打印的工艺先进性和纤维的材料性能优势,提出新型的纤维增强树脂基复合材料3D打印工艺,为进一步促进两者共同发展与应用提供了可能。综述并分析了纤维增强树脂基复合材料3D打印技术的研究现状与瓶颈,提出了一种连续纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印工艺,将3D打印丝材制备、3D打印预成型体、3D打印预成型体固化分隔成3个独立的模块,并根据不同模块设计搭建了不同的试验平台及设备,成功制备得到了连续纤维增强热固性树脂基复合材料3D打印构件,还测试得出其(纤维含量为52%)拉伸强度及拉伸模量分别达到1325.14MPa和100.28GPa;弯曲强度及弯曲模量分别为1078.03MPa和80.01GPa;层间剪切强度为58.89MPa。大幅提高了纤维增强树脂基复合材料3D打印成型构件的力学性能。