碳纤维复合材料成型工艺现状

时间:2016-03-29 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介: 国内飞机碳纤维复合材料制造技术现状 我国复合材料制造技术经过30 多年的研究和发展,已形成了一定的规模,达到了一定的水平。各主机生产厂均已建设了生产手段,完成了相应的设备改造和技
生产成本高,质量不易控制,不环保。在整个工艺过程中产生的废料包括:预浸料、胶膜、蜂窝下料过程中形成的边角料;固化过程产生的废气;复合材料零件修整过程中打磨和切割裁边时产生的固体粉尘,固体边角料;胶接过程产生的废气等,这些因素都增加了产品的制造成本,并对环境造成了破坏。

综上所述,我国树脂基碳纤维复合材料制造存在着原材料和制品的成本昂贵、制品成型工艺陈旧、复合材料回收再利用困难等问题亟待研究解决。

国外飞机碳纤维复合材料制造技术现状

1 复合材料用量大幅提高目前,国外新一代军机和民用运输机已普遍采用高性能树脂基碳纤维复合材料,第四代战机复合材料用量占飞机结构重量的20%~ 50%,干线客机约为10% ~ 50%。以波音777 为例,在其机体结构中,铝合金占70%、钢11%、钛7%,复合材料仅占到11%,而且复合材料主要用于飞机辅件。但到波音787 时,复合材料的使用出现了质的飞跃,其用量已占到结构重量的50%,不仅数量激增,而且已用于飞机的主承力构件。

2 构件集成化、整体化、大型化复合材料是大型整体化结构的理想材料,与常规材料相比可使飞机减重15% ~ 30%,结构设计成本降低15%~ 30%,制造成本大幅降低。

3 制造设备大型化在复合材料制造设备上,国外民机广泛采用了高效的双头铺带机、自动铺放设备、大型热压罐及超声检测设备等,为高速生产机体结构提供了保障。AS C 工艺系统公司已制造出用于波音787 复合材料机身段固化的、世界上最大的热压罐。该热压罐最大压力1.02M P a,最高温度232℃,作业区面积9m ×23m,容积2214m3, 重量500t以上。Flow International 公司制造了超大型喷水切割机,用于长达30m 的波音787 全复合材料结构机翼蒙皮层合板的切割,床身为36m ×6.5m。该磨粒喷水切割机可快速、高效切割厚的层合扳,且不产生过热问题。

4 复合材料下料、铺放、切割实现自动化和数字化,由Dassault Aviation 公司同BAE 体系公司联合设计的商用喷气式飞机机身采用浸渍树脂的碳纤维窄带和蜂窝芯材制造。该机身每节段尺寸为4.5m ×2m,机身全部采用圆桶式复合材料(FUBACOMP)方案。B787 飞机加工中生产出的第一个全尺寸复合材料整体结构机身段的尺寸为7m×6m。这一包括桁条在内的整体结构是在一副用殷伐钢制成的大型芯轴中制作的,芯轴上安装有加强筋的W 形模腔,加强筋在纤维铺放前被安放在模腔中,应用计算机控制的复合材料铺带机完成纤维铺放。模具被安装在一个旋转机构上,随着铺带过程的进行,该机构带动筒型件旋转,然后该构件被包裹并放入热压罐中进行共固化,形成带加强筋的壳体结构。

5 低成本制造技术广泛应用,由于复合材料的成本较高,特别是制造成本,这是制约它进一步扩大应用的主要障碍之一。以美国为首的西方发达国家纷纷制订低成本复合材料发展研究计划,不断完善复合材料层压板真空袋- 热压罐制造工艺,开发高性能、低成本的复合材料制造技术,并已取得较大进展。如自动化的铺带机(A T L)、纤维铺放机、树脂转移模塑成型(RTM)、真空辅助模塑成型(VARTM)、树脂膜熔渗(RFI)、电子束固化及膜片成型等先进技术。 2/4 首页上一页1234下一页尾页

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