收口式大曲率复材零件整体成型固化制度实施方法研究

研究了大厚度半封闭式金属阴模整体成型复合材料收口式翼尖罩的固化制度.通过4组对比试验,找出了收口式翼尖罩类复合材料零件及其模具形式符合工艺规范中固化制度的实施方法,成功满足了规范中升温阶段对零件升温速率及恒温阶段对零件保温时间的要求,验证了大厚度半封闭式金属阴模整体成型复材零件的工艺可行性及可控性.     

基于路径相关本构模型的大型薄壁曲面复合材料零件固化变形分析

大型薄壁曲面复合材料零件多采用热压罐工艺成型,在固化过程以及脱模过程会产生变形,导致零件变形超差,部件装配困难。针对此问题,本文首先采用路径相关本构模型对其固化成型过程进行分析,然后进行热压罐成型试验验证理论分析结果,就此采用反向补偿法修正模具型面。仿真结果表明,某大型薄壁曲面复合材料零件成型后最大位移为11.121 mm,最小位移为0.171 mm,分别发生在对称轴方向短边的边角点和靠近对称轴方向短边的边角点;零件在变形较大的两侧边和短边处残余应力较大,与变形较小的长边相差7 MPa左右。仿真结果与试验结果吻合良好,固化变形平均误差为8.6%。使用补偿后的模具再次进行固化变形仿真,使该零件的最大固化变形降低了70.8%。     

大尺寸大厚度复合材料梁外形精确控制技术

大型复合材料零件的外形精度是其成型工艺的难点,针对大尺寸大厚度复合材料梁的结构特点,研究了影响大型复合材料U型梁外形精度的因素,通过精确的热膨胀补偿、回弹补偿和厚度控制等工艺方法对主要影响因素加以控制,实现了对大尺寸大厚度复合材料梁外形的精确控制.     

连续纤维增强金属基复合材料的研制进展及关键问题

介绍连续纤维增强金属基复合材料的种类及其在航空航天领域的应用情况,并对连续纤维增强金属基复合材料研制过程中的难点和热点问题进行归纳和总结,对关键技术问题提出相应的研究方法和思路。纤维与金属基体间的界面问题是其研究与应用的最主要问题,可以从纤维的表面改性、纤维与基体的相容性和润湿性、界面反应、界面强度等方面入手,结合各种复合材料制备工艺的特点,解决界面薄弱性问题;另外加强复合材料损伤机理的研究,建立其损伤评价体系,可以为其实际应用提供参考依据;先进的加工成型和连接技术,可以降低复合材料零件的制造成本,确保零件质量,是复合材料产业化应用的重要保证。     

狭窄翻边蒙皮复合材料热压罐成型技术研究

以窄腔翻边复合材料蒙皮为研究对象,采用热压罐成型工艺方法,根据零件结构形式,分析窄腔成型质量。结果表明:选取Invar钢框架模成型,能够减少固化中热容带来的残余应力释放,减少零件变形;固化过程中,让树脂充分流动和浸润,满足孔隙率要求,成型后零件的孔隙率小于1.5%。零件外形分析结果表明:设计辅助芯模成型、固化复合材料翻边蒙皮操作的铺贴方向和铺贴手法,以及对零件进行预压实,能保证翻边处外形、轮廓度、R角成型质量要求。利用温差补偿技术,探索升温速率对零件力学性能和树脂含量的影响。结果表明:最佳的升温速率为在玻璃化转变温度(T_g)前保持0.5~1.5℃/min,在玻璃化转变温度T_g至保温前选取升温速率为1.5~2.2℃/min至保温。     

民机复合材料制造成本分析与控制

在追求先进性和经济性的过程中,越来越多的复合材料在各类民机主承力或次承力结构上得到应用,然而复合材料高昂的制造成本成为其进一步扩大应用的重要阻碍. 针对复合材料的成本控制,国内外提出了复合材料低成本制造工艺,大多为非热压罐成型工艺,包括液体成型(LCM)工艺等.但液体成型工艺由于技术成熟度等原因,在民机领域的应用还需开展进一步的研究和验证工作.因此,全球航空制造业迫切需要对于现有热压罐成型工艺进行改进,研究如何降低复合材料制造成本,实现复合材料性能与成本的平衡.     

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。     

纤维增强复合材料在模具上的应用动态

伴随着航空用复合材料零件的大型化、复杂化、高精度化及批量化的发展趋势,航空制造工业对复合材料零件成型所用模具提出了更高要求。从模具材料角度分析了纤维增强复合材料应用于模具的优势;介绍了模具用纤维增强复合材料的概念和模具的制造过程;综述了纤维增强复合材料模具在国内外的应用情况及发展趋势;提出了发展复合材料模具的必要性和迫切性。     

浅析复合材料框架式成型模具设计技术

对于大尺寸复合材料零件成型所用的大型框架式模具,在设计过程中需要使模型建模及更改快速化,需要详细分析模具在实际使用工况下的应力及变形、模具在固化过程中的温度分布及变形情况,并在设计过程中考虑尺寸补偿及回弹补偿,以使模具设计达到高效、精准、优化的目的;使模具结构更好地满足复材零件成型精度要求.     

数字化技术在复合材料构件研制中的应用与研究

复合材料是一种由高强度、高刚度增强材料铺设在基体中所构成的新型材料,具有高比强度、高比模量、良好的抗疲劳性、抗腐蚀性等一系列优点.同时,由于飞机外形复杂,内部空间紧凑,零件数量巨大,协调关系复杂,质量要求严格,而复合材料又容易成型形状复杂的构件,不但组成构件的零件数量大大减少,使协调关系大为简化,而且可大大提高结构的整体性,降低结构重量,提高其可靠度.因此,复合材料技术已成为航空武器装备发展领域具有战略意义的关键技术.特别是在飞机制造业中,各种性能先进的飞机无不与先进的复合材料制造技术紧密联系在一起.     

复材制件固化过程温度控制的探讨与实践

复合材料制件在成型过程中温度均匀性的控制,是影响产品各项力学性能的关键因素之一。通过对实际生产中典型碳纤维/环氧复合材料固化过程进行分析,分别从零件构型、工装结构和热电偶模拟方式3个方面对碳纤维/环氧复合材料制件固化过程热温度控制进行研究。分析得出该类复材制件固化时零件温度控制的一般规律,为后续同类型零件的温度控制研究打下基础。     

复合材料J型加筋壁板自动化成型技术研究

通过在复合材料加筋壁板中使用自动折弯技术制造最复杂的J型筋条,使用芯材拉挤自动化成型技术制造芯材,再采用共胶接的方法制造出了符合要求的复合材料加筋壁板,使复合材料筋条和芯材的自动化成型技术成功地运用到了复合材料加筋壁板零件的制造上,提高了生产效率并稳定了产品质量,为复合材料加筋壁板自动化生产线的建立奠定了基础。     

大型复合材料壁板成型技术

复合材料以其高比强度、高比刚度、可设计性强、易于整体成型等优点,在航空业广泛应用,是航空四大结构材料之一,已成为航空产品换代式的标志.随着技术的发展,复合材料的航空应用日益广泛,尤其是大尺寸整体成型的复合材料制件越来越多.大型整体化的复合材料壁板会起到较好的减重效果,明显提升飞机的整体效能,如航程、挂载等;可提高机体结构强度和疲劳寿命,使机体结构的整体性更好;可简化装配工艺,装配型架更加简单,紧固件、零件数量也大大减少.目前国外在军、民机上已大量应用大尺寸复合材料壁板,如机翼壁板、机身壁板等,相关的成型技术也比较成熟,实现了机械化、数字化,具有规范化的材料体系、设计体系、工艺体系以及检测体系.     

大型复合材料壁板先进制造技术及应用

大型整体化的复合材料壁板会起到较好的减重效果,明显提升飞机的整体效能,简化装配工艺。大尺寸共固化的复合材料制件铺层结构复杂,传统成型工艺难度大,质量稳定性差,组合元件形位尺寸有偏差。随着设计制造一体化(DFM)理念的出现,先进数字化制造技术在复合材料零件制造方面的应用很好地解决了大尺寸复合材料壁板类零件制造的难题。     

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.     

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。     

大型复合材料成型工装热-结构耦合变形分析

热压罐成型工艺是目前广泛应用于先进复合材料结构、蜂窝夹层结构及复合材料胶接结构的主要成型方法.在成型过程中,复合材料制件是在高温高压下与工装一起放进热压罐中固化成型,制件固化成型后几乎不再做任何加工,外表尺寸应满足装配协调要求,不允许强迫装配.然而,工装在整个成型过程中因承受高温热载荷、自身重力及成型辅助件压力的共同作用而发生变形,工装的变形直接影响到制件固化变形而最终影响到复合材料制件的实际形状和尺寸精度.     

复合材料零件贫胶缺陷的形成和改善

贫胶缺陷在热压罐成型的复合材料零件,尤其是型面复杂的零件中是常见的问题,这些问题导致零件局部区域的纤维暴露,纤维的变形,零件与零件之间不可预期的差异,并且对零件后续表面处理及喷漆质量造成严重影响。重点分析了贫胶缺陷产生的原因及其对零件性能和生产造成的不良影响,并总结了贫胶缺陷的检测要求,预防措施和在具体生产实践中采取的有效措施。     

易溶盐型芯复合材料成型技术

分析对比了复合材料三维变向管的成型方法与技术.结果表明,易溶盐成型复合材料三维变向管工艺性能优异.此外,分析了易溶盐成型复合材料三维变向管的工艺过程,并制造出复合材料三维变向管产品,且已应用于直升机空调通风管结构.     

前言

为不断提高航天复合材料成型与加工技术水平,促进航天复合材料成型与加工技术交流,推广复合材料在航天型号上的应用,2012年11月中国航天科技集团公司复合材料成型与加工工艺技术中心在北京组织召开了第一届航天复合材料成型与加工技术交流会,会议的主题为