盤點(diǎn)當(dāng)下碳纖維復(fù)合材料機(jī)翼所用的成型工藝
碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)成型是關(guān)鍵成型技術(shù)和設(shè)備是成型復(fù)合材料的重點(diǎn)隨著復(fù)合材料在飛機(jī)上的廣泛使用各種相對(duì)應(yīng)的先進(jìn)成型技術(shù)也迅速發(fā)展先進(jìn)的預(yù)浸料制備技術(shù)自動(dòng)鋪帶(絲)技術(shù)及設(shè)備激光投影激光跟蹤儀以及工裝設(shè)計(jì)和加工等都為復(fù)合材料的成型提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)
機(jī)翼壁板成型工藝
目前大尺寸加筋壁板成型工藝常見有以下4種
1二次膠接(長(zhǎng)桁和蒙皮分別固化然后組裝二次膠接)
2共固化(蒙皮與長(zhǎng)桁分別鋪疊預(yù)成型再組裝膠接共固化)
3膠接共固化(長(zhǎng)桁先固化再與預(yù)成型蒙皮膠接共固化)
4膠接共固化(蒙皮先固化再與預(yù)成型長(zhǎng)桁膠接共固化)
這三種成型工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)在選擇成型方式時(shí)必須結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式外形尺寸和設(shè)計(jì)使用要求等確定適合的成型方式
大尺寸機(jī)翼碳纖維復(fù)合材料壁板結(jié)構(gòu)的成型目前普遍選擇膠接共固化工藝相對(duì)于二次膠接膠接共固化有較好的膠接質(zhì)量節(jié)省了一次熱壓罐的使用成型效率較高相對(duì)于共固化膠接共固化模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單工裝設(shè)計(jì)加工成本低
空客在機(jī)翼壁板結(jié)構(gòu)上同樣采用膠接共固化成型方式A400M和A350XWB碳纖維復(fù)合材料機(jī)翼采用長(zhǎng)桁先固化再和蒙皮膠接共固化的成型方式采用膠接共固化成型方式可以保證長(zhǎng)桁的成型質(zhì)量和加工精度長(zhǎng)桁在和預(yù)成型蒙皮膠接共固化時(shí)膠接質(zhì)量較易保證長(zhǎng)桁定位方便工裝成本低
機(jī)翼自動(dòng)鋪帶成型技術(shù)
隨著碳纖維復(fù)合材料在飛機(jī)上應(yīng)用比例的逐步增大碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的尺寸也隨著增加傳統(tǒng)的手工鋪疊等方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大尺寸結(jié)構(gòu)件研制生產(chǎn)的需要當(dāng)復(fù)合材料零件的尺寸較大時(shí)人工鋪疊難度相應(yīng)增大成型效率低產(chǎn)品質(zhì)量也難以保證因此相應(yīng)的自動(dòng)鋪帶技和纖維自動(dòng)鋪放技術(shù)等自動(dòng)化制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生
目前較為先進(jìn)的鋪帶機(jī)是法國(guó)Forest-Line 公司的大力神雙頭自動(dòng)鋪帶機(jī)該機(jī)的特點(diǎn)是有兩個(gè)機(jī)頭進(jìn)行鋪帶, 一個(gè)用繞在線軸上的無(wú)緯帶鋪帶, 另一個(gè)用預(yù)先切割的材料, 可快速進(jìn)行復(fù)雜形狀的鋪疊
翼梁成型
翼梁由于結(jié)構(gòu)尺寸大變截面多和鋪層復(fù)雜采用傳統(tǒng)手工鋪疊成型效率低下鑒于此國(guó)外開發(fā)出了成型效率較高的熱隔膜成型技術(shù)(Hot Drape Forming HDF)由于熱隔膜成型技術(shù)對(duì)材料體系有特殊的要求進(jìn)而限制了新型材料體系在翼梁結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用因此A350翼梁舍棄熱隔膜成型技術(shù)而采用自動(dòng)鋪絲技術(shù)
熱壓罐智能控制技術(shù)
熱壓罐成型是目前大型復(fù)合材料構(gòu)件主要成型手段針對(duì)大尺寸構(gòu)件固化過程中溫度場(chǎng)不均勻溫差大等現(xiàn)象國(guó)外開發(fā)出超大尺寸的熱壓罐系統(tǒng)和先進(jìn)的熱壓罐空氣循環(huán)系統(tǒng)該系統(tǒng)能有效降低大尺寸復(fù)合材料構(gòu)件成型過程中的溫差降低單位重量復(fù)合材料構(gòu)件的能耗且有利于保證復(fù)合材料構(gòu)件的成型質(zhì)量
通過長(zhǎng)時(shí)間的針對(duì)碳纖維復(fù)合材料的研究碳纖維復(fù)合材料在各種機(jī)型上的應(yīng)用比例逐步提高也形成了相對(duì)成熟的設(shè)計(jì)理念和方法蘇州挪恩復(fù)材積極借鑒和研究努力開發(fā)各種先進(jìn)的成型工藝設(shè)備檢測(cè)方法和高效的裝配工藝等以便滿足客戶針對(duì)碳纖維部件的各項(xiàng)需求