复合材料长桁机械成型工艺

复合材料长 桁 机械成型工艺

刘敏 1 洪晓明

中航西飞 陕西省西安市，710000

摘要：复合材料自动化成型技术在当前复合材料的生产中具有较好的优势，为了改进以往的生产效率，提高整体稳定性，应该利用设计长珩的形式制作成预备成型制件，同时还要研究其成型的速率以及成型温度等。本文围绕当前复合材料长珩机械成型工艺做出分析，并对其展开相关探讨，以供参考。

关键词：复合材料长珩；成型工艺；工艺参数

引言：在现代机翼中桁架自身容易受到多方面的力的影响，它是当前机翼骨架中比较受力的部分。复合材料因为自身的质感比较轻，所以在强度方面比较理想，而且具有较好的有点，复合材料也是当前航空领域的主要承载结构，在当前航空领域拥有较好的运用。

一、实验

（一）自研成型负荷测试系统

自制一种复合材料L型长珩自动化的成型机器,需要结合自身的荷载体系做好测试,当前的图1是本系统设计基础和工作原理框图,同时也能实现以下几项功能:(1)可以设置机械预成型的温度和加热层合板,这种温度区域需要满足当前生产工艺的技术要求。(2)通过机械系统与计算机相互连接进行实时控制,确保自己的成形速率。(3)通过力学和物理的实验方法可以将其与电子进行有效地连接,从而形成一个相应的负载数据。(4)压头在机械下压和成型过程中,机械压头的下压运动并没有直接改变其自身的空隙。(5)预成型结束后利用搭配烘箱实现对于成形体的加热与固化。

（二）预浸料树脂体系性能测试

合理的成型温度范围相对比较关键，在具体的使用过程中可以利用Gemini旋转流变仪对其进行全面测试，这样可以测试自身的应力模式，将其频率设置为1Hz，应力为10Pa，升温速率达到5摄氏度/每分钟。

（三）制件质量表征

当前之间质量的表征主要体现在以下几个方面:(1)对金象的表征,通过光学器械设备我们就可以检查 l 型号之间的腹板和拐角,而且相应的技术人员还是需要同时做好摄像和拍照工作。(2)对纤维的体积分数和孔隙率进行了计算,根据 gb / t3365 -2008,利用纤维材料金相照片和 sisc ias 分析软件对其进行了计算,可以得到相应的体积分数和孔隙率,每个试样中选取10组材料进行了对照,在通过显微光和放大后的金相照片,进行了纤维材料体积分数的测量。在计算出的孔隙比率时,每根一个试样至少从5个孔中挑选一个点,这样就更有助于我们能够得到更好地获取有关的数据和信息。(3)预成形体中的纤维变形质量,通过不同制件区域下的500倍黄色金相图像,可以利用image-pro plus进行计算，并从图像中获取不同预成形体方向的横截面积,将预成形体制件0°方向的纤维和界面剂最小值为预成形体纤维0°进行了分析,通过对统一预成形体制件不同预成形体区域的纤维和界面剂进行了分析,从而准确地判断检查纤维在织物上有无发生了变形或者出现其它的改变程度。

二、复合材料长珩热隔膜预成型过程的影响因素分析

（一）热隔膜形成的原理

热隔膜成型的基本过程可以参照下图，具体为以下几点：（1）首先将复合材料平板预浸料放在两篇具有超塑性的膜片之间，然后将自身的四边进行固定，利用上下两层膜片的张力夹持固定预浸料。（2）加热升温，使基体树脂处于黏流状态，然后通过真空结合加压的方式，使膜片贴合到单面模具表面。（3）预浸料完全贴合到模具表面后，通过固化的过程得到制件形状的成型产品。

（二）成形温度

较高的成型温度将有效地改善当前热隔膜材料成型的公益性,从而增强自身的耐抗压和抵御折叠物褶皱的能力,以此来保证当前符合该材料要求的自身质量,不论是在分析或者成型实验中看到,其效果都比较理想。但是也不代表温度越高越好，应该结合以下几点进行综合考虑：（1）预浸料的热历史，热隔板预成型知识复合材料成型的一个过程中，它需要加热后形成最后的固化，在确保成型之后自身的复合型材料具有优秀的性能。为此，相应的技术人员需要控制好预浸料的温度，并通过多次实验，找到最佳的温度，以此形成良好的效果。（2）纤维网格的运动能力，在较高的温度下，树脂基体的年度有所降低，这样有利于铺层滑移的发生。但是在另一个方面，前期工艺实验证明,在较高的真空度下,树脂集体本身粘度比较低,而且其流动性相对更加理想,这样也可能会直接造成馍片对于预浸材料的制作约束,反而可以形成一个层间滑移。为此我们需要针对预浸材料的变形温度及隔膜抽出速率等因素进行改善与优化,以此来确保其在较好范围内均匀地滑移。

（三）变形速率

在较低的温度和更高的剪切速率下,应变的速率将对于层间压板会产生一定程度的影响,而且当处于高温或者是低温情况下,其受到影响的效果比较明显,前卫网格的移动将是决定压板发生变形的主要因素。另外,在铺层数量比较多的情况下,降低了剪切速率,这就使得其自身的移动速率受到一定程度上的影响,从而产生最大的变形荷载。当热隔膜制作成型较厚的预浸材料平板。需要提高形成的温度，并适当的降低变形速率，这样有利于更好的形成改善，并通过成型温度和时间变化做好平衡工作，通过复合材料制件做好性能和质量的把控。

（四）纤维变形

预成型之间腹板的预浸料铺层在成型的过程中经历了不同的变化过程，相比较之间拐角更加容易出现偏转变形，特别是45°的方向纤维容易发生变化。因此，应该针对之间腹板45°方向做好适当的分析工作。预浸料体系纤维直径为5，横截面积为19.63，根据统计不同腹板两个位置也有所不同，统计结果实际最小的为19.5。

对比统一成型条件下之间同一放大倍数的进项照片内，45°方向铺层厚度方向为两侧纤维视角，45°方向铺层两侧纤维取向有明显的不同，这是由于机械成型过程中相邻铺层产生的滑移效果，层与层之间的滑移会受到树脂粘贴的阻力阻碍，阻力作用在铺层表面的纤维便会产生一种称为铺层表面的纤维,使得自身产生一种偏移性的变形。通过45方向的铺层在左侧可以得到磨具,左侧的前卫接近制件的外表面,其铺层的前卫接近取向是作为折射线的角度的一种红色剪头的方向发生了变化,从左至中间再铺层直至右侧的纤维接近取向角度的变化分别为49.22°、47.29°、45.36度,说明当铺层越是靠近制件的外表面时,自身的手切粒就会越大,从而使材料形成的转变也就越加明显。

结束语：通过热隔膜成型工艺制作了复合材料长珩预成型体，所用的预浸料热隔膜预成温度一般会控制在75±5℃，完成了复合材料的固化过程，这样使得内部质量得到较好的改善与提升，从而满足当前各项的相关要求。在具体开展的过程中需要分析当前长珩受到的影响因素，并结合实际情况做好对应的调整，以此确保自身具有较好的性能，保障复合材料的有效使用。

参考文献：

[1]马开维,李博,朱佳强,段跃新. 工艺参数对复合材料长桁成型载荷的影响[J]. 航空制造技术,2019,62(12):72-78.

[2]马开维,李博,朱佳强,段跃新. 工艺参数对复合材料长桁预制体变形成型制件质量的影响[J]. 北京化工大学学报(自然科学版),2019,46(06):36-44.

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