复合材料构件低成本技术发展趋势

对目前复合材料因成本太高限制其在航空企业应用的现状作了分析,提出通过采用复合材料构件低成本技术来解决这一问题,叙述了复合材料构件数字化技术以及几种低成本成型工艺。     

碳纤维复合材料构件少无缺陷制孔技术

碳纤维复合材料在航空航天领域有广泛的应用,其制孔技术是制约碳纤维复合材料应用的主要因素之一.本文列举了碳纤维复合材料制孔时常见的缺陷类型,以及国内外在制孔方面的研究现状,并总结了提高制孔质量的方法.     

复合材料孔加工技术的新进展

在不断发展的复合材料领域,加工面临着新的挑战。从根本上而言,这些材料并非难以加工。目前的挑战在于更为高效、安全地加工出符合更高质量要求的孔,尤其是加工带有金属叠板材料的复合材料。这就要求开发出更为优异的刀具解决方案来应对不断提升的需求。同时,由于在复合材料不同工艺装备的加工领域,孔加工居于主导地位,因而钻头正在经历一次切削刀具技术的全面变革。     

大型复合材料构件数字化加工工装与装置的开发与应用

复合材料是由2种或2种以上不同性质的材料,通过物理或化学方法复合而成的一种综合性能优于原各组成材料性能、能克服单一材料缺陷的新型材料.根据材料的结构、性能或组成,复合材料可分为多种类型.其中,碳纤维/树脂复合材料(简称C/E复合材料)作为一种典型的先进复合材料,具有重量轻、模量高、比强度大和耐腐蚀等一系列优点,在诸如飞机机翼、大型运载火箭舱段、航天飞行器舱体等航空航天与国防军工产品的研制与生产中得到越来越广泛的应用.例如,波音787"梦想"飞机为大幅度减轻结构重量,大量采用了复合材料,所用复合材料占50％左右,提高燃油效率20％[1].     

碳纤维增强树脂基复合材料壳体相贯线孔加工工艺

介绍一种用于碳纤维复合材料大直径不垂直相贯线孔加工方法。综合考虑了加工温度,加工质

量,排屑及加工效率等问题。结果表明,采用一种简易的加工工装保证了孔的尺寸及位置精度,使相贯线孔能

够一次性加工完成。通过对传统磨头的工艺改进解决了排屑及散热问题,并提高了复合材料的表面加工质量。

     

碳纤维复合材料无垫板制孔

介绍了碳纤维复合材料构件制孔时不用垫板的几种方法,对生产或维修企业有相当的实用价值。     

玻璃纤维复合材料层合板充填孔压缩力学性能研究

为研究玻璃纤维复合材料开孔以及充填孔对层合板压缩性能的影响,本文对填充孔、无孔和开孔的复合材料层合板进行了压缩实验。此外,采用两种不同材料和铺层建立了六种结构对应的三维有限元模型（FEM）用于损伤演化分析。结果表明,两种开孔试件的压缩强度比无孔试件分别降低了40.48%和31.34%;两种充填孔试件的压缩强度比开孔试件分别高54.55%和36.95%,仅略低于无孔试件。有限元计算得到的压缩强度与试验结果的误差仅为8.03%。仿真计算结果表明间隙配合均会降低充填孔结构的压缩强度;而对FH-2试件来说,当干涉量大于90μm时,同样也会降低充填孔结构的压缩强度。     

大型复合材料构件数字化制造技术

大型复合材料构件数字化制造技术包括预浸料数控下料技术、铺层激光定位技术、自动铺带技术、纤维丝束铺放技术等.该技术的研究与应用不仅满足大型飞机复合材料构件的制造要求,而且还将推动我国航空装备制造业的快速发展.     

复合材料特种加工技术

复合材料机械加工是复合材料制品生产工艺的一个重要环节。通常分为常规和特种两类方法。常规方法简单、方便,但加工质量不高,易损坏加工件,刀具磨损快,而且难以加工形状复杂的工件;特种方法虽然复杂些,但加工质量高,刀具磨损小,能加工形状复杂的工件,容易监控,因此经济效益高。文中简要介绍特种机械加工方法的特点和加工时应注意的事项。     

不锈钢管板小群孔加工技术

分析了不锈钢管板加工的难点,介绍了机床和钻头的选择及优化切削参数,获得较好的技术经济效果.     

长玻纤增强注塑聚醚醚酮复合材料加工工艺与力学性能的研究

以含30％的长玻璃纤维增强聚醚醚酮为原材料,采用注塑成型的方法研究了聚醚醚酮复合材料的加工工艺参数包括冷却速率、成型压力、成型温度及模具温度与力学性能的关系,并对模具温度为180℃时PEEK复合材料的微观形貌进行分析,研究结果表明：采用中速冷却速率,成型压力为120MPa,成型温度为后段375℃、中段425℃、前段425℃,模具温度保持为180℃时,复合材料的抗拉强度达81MPa、剪切强度为62．7MPa,制品表面光滑,其综合力学性能最佳。     

纤维增强陶瓷基复合材料加工技研究展

纤维增强陶瓷基复合材料具有高熔点、低密度、耐腐蚀、抗烧蚀以及抗氧化等一系列优点,被列为新一代高温热结构材料的发展重点,在航空、航天、能源等领域具有极大的应用前景.但纤维增强陶瓷基复合材料具有硬度大的特点,其加工是一个难点,主要对纤维增强陶瓷基复合材料的传统加工工艺和特种加工工艺及其研究进展进行了介绍,并对纤维增强陶瓷基复合材料的加工工艺的发展趋势作了展望.     

电火花细微孔加工技术的研究

根据电火花细微孔加工的工艺特点,研制了以大功率场效应管为开关器件的独立式适应控制微能脉冲电源。在进给控制系统上增加了自适应控制环,实现开路快速进给,短路和拉弧快速回退电极并切断脉冲电源的功能。应用不同的电规准及工艺条件进行微孔加工实验,获得了一些工艺规律的初步结果。     

开孔曲面自动铺放轨迹规划算法研究

为解决开孔曲面自动铺放轨迹规划问题,提出在前处理中将孔边界内外的曲面接合成完整曲面的方法,采用STL文件提取网格化曲面信息并重构开孔曲面拓扑,按照设定算法获得“连续”的铺放轨迹后,再按孔边对轨迹点进行信息整理得到后置处理所需的最终铺放轨迹点信息.研究了迭代法和投影法在轨迹线与孔边界交点的求取方法,综合比较2种算法的效率和精度后,发现投影法更适于开孔曲面的轨迹规划.根据上述算法,编写了基于VC++ 6.0平台的轨迹规划程序,以整体复合材料前机身为例进行算法验证,证明了提出的开孔曲面自动铺放轨迹规划算法的合理性和正确性.     

纤维增强铝基复合材料弯曲强度的计算误差与修正

分析了纤维增强铝基复合材料弯曲试验中应用弹性力学计算公式求弯曲强度时的误差,其来源包括基体塑性变形和部分纤维的先期断裂两个方面,并从理论和实验两方面针对基体和纤维提出了新的修正计算公式和方法。     

超低温用碳纤维增强树脂基复合材料的性能研究

根据低温液氧贮箱的缠绕工艺与特殊使用环境要求,分别针对3种自制的环氧树脂体系进行系统的工艺特性与低温抗裂纹性能研究。在此基础上以T700纤维复合材料为研究对象,详细考察其在超低温和高低温循环条件下的力学性能稳定性,并对其液氧相容性进行测试。最终以小型碳纤维复合材料筒体进行综合性能验证。研究结果表明,SFC-3环氧树脂具有较好的缠绕工艺特性,且在超低温和高低温交变条件下具有优异的抗裂纹特性。T700/SFC-3环氧复合材料分别经过高低温交变和超低温处理后,拉伸性能保留率在92%以上,且该复合材料具有良好的液氧相容性。T700/SFC-3环氧树脂复合材料筒体具有极好的耐高低温稳定性和气密性。     

碳纤维复合材料方孔加工工艺

针对碳纤维复合材料大深度不贯通方孔提出了一种专用的加工工艺.通过试验对比,分析了磨削力、加工质量、刀具磨损、加工效率等因素.结果表明,先钻中心孔后磨削的方式适合于该方孔的加工.并对试验中出现的问题进行了工艺优化,初步解决了碳纤维复合材料大深度不贯通方孔的加工问题.     

纤维增强树脂基复合材料连接结构强度与失效分析

采用拉伸试验和有限元分析方法研究纤维增强树脂基复合材料螺栓连接与胶–螺混合连接结构的失效机理。通过拉伸–剪切试验分析其载荷–位移曲线,结合有限元仿真结果及断面微观结构变化分析其结构强度和失效机理。结果表明,螺栓连接结构孔周碳纤维丝束受到螺栓挤压力变形后传递给树脂基体。因此,呈现纤维屈曲变形,树脂基体由均匀分布状被断裂的纤维短束挤压变成团簇状,形成结构不均匀而出现薄弱区域。胶–螺混合连接结构呈现拉伸断裂式破坏,断口处碳纤维丝束在拉伸–剪切作用下从环氧树脂基体中拔出并损伤断裂,丝束方向杂乱排布。附着在碳纤维丝束周围的树脂基体从均匀分布状变为团聚状,连接结构在达到极限载荷之后出现拉伸断裂,呈现净截面破坏,并且在重新分配载荷之后板材之间的胶粘剂对纤维的破坏会起延滞作用。材料强度、螺栓强度、胶层强度及螺栓宽径比等因素均会成为影响连接结构失效破坏的因素。     

激光加工非金属复合材料的研究与应用进展北大核心CSCD

非金属复合材料是一种低密度、高强度、高模量的高性能材料,目前已经成为航天卫星上不可或缺的关键结构材料。但与此同时,该类材料也是一种极难加工的各向异性非均质材料,采用传统的接触式方法加工易产生崩边、分层、起毛、撕裂等问题。激光制造技术作为一种开始逐步走向实用化的先进制造技术,具有材料去除能力强、加工精度高、损伤可控等一系列优点,是一种实现非金属复合材料高性能加工、满足现有和未来需求的理想方法。本文围绕航空航天领域应用较为广泛的碳纤维复合材料、芳纶纤维复合材料和陶瓷基复合材料,系统地综述了国内外激光加工非金属复合材料的研究与应用进展。其中技术分支涉及切割、制孔、铣削刻蚀、清洗等实体减材制造技术。最后对非金属复合材料激光加工方法的未来研究重点和工程应用前景进行了总结与展望。     

复合材料发射箱箱体加工技术研究

针对某型号武器复合材料发射箱箱体机加工过程中由于工件刚度差、易变形,导致的加工尺寸超差及质量缺陷(如毛刺、分层、崩边)等问题,开展发射箱机械加工技术研究和工艺优化。实验结果表明:通过合理设计发射箱装夹定位方式,优化加工刀具及工艺参数,能够实现对加工缺陷的有效控制,保证产品加工质量;通过对箱体不同工序、工步进行优化,统筹安排管理,将发射箱单件加工时间从100 h降到46 h,生产效率提高54%,大幅降低了生产成本。