国内外复合材料工艺设备发展述评之八——热压罐成型

本文分析了热压罐成型工艺所用设备的发展历程,指出其优缺点,并对今后发展提出建议。

热压罐校准方法的研究

热压罐是复合材料生产的重要设备,属高温高压设备,广泛应用于航空、航天、机械、热处理、军工等行业。本文针对热压罐的特性,介绍了一种有效的涉及温度、压力、真空泄露率多参数的校准方法,并对使用过程中的一些关键参数进行分析,从技术指标要求、标准器的选择、及校准方法的确定进行探讨,从而确定一条准确可靠的溯源链条。

无人机电机外壳的热压罐成型工艺研究

碳纤维复合材料应用于无人机电机外壳零件中,不仅能充分发挥复合材料强度和阻尼方面的优势,而且能减少无人机的能源消耗。分析了多旋翼无人机电机外壳的结构特点,采用碳纤维环氧树脂预浸布为原材料,通过设计合理的铺层方案,在中空钢制模具内腔结构中手工铺贴预浸布整体成型,采用真空封装,热压罐设备加热加压完成无人机电机外壳零件的成型过程。无人机电机外壳零件在成型中的热压温度为120±5℃,成型所需的压力为0.4 MPa,脱模后经检验和局部修补,最终制品外观无裂痕符合要求,厚度尺寸公差在要求范围内。

复合材料热压罐成型模具变形补偿方法研究

针对复合材料构件在热压罐工艺成型后产生型面偏差较大的问题,结合复合材料构件成型模具设计特点和热应力分析理论,使用有限元分析方法分析在复合材料构件成型过程中模具型面的变形情况,根据获取的变形情况与复合材料构件设计型面进行比较获得模具变形补偿量,通过多次迭代最终获取满足复合材料构件型面公差要求的模具补偿量。最后通过具体的实例分析验证了方法的可行性。研究表明:本文所获取的复合材料构件成型模具变形补偿方法可以用于指导模具设计,避免通过多次试制来修配模具,可节省大量试验件制造成本。

虚拟仿真技术优化碳纤维/PMR型聚酰亚胺复合材料热压罐成型工艺

采用传统热压罐工艺制备碳纤维/PMR型聚酰亚胺复合材料时会出现高的热惯性、热场复杂不均匀、树脂固化度难确定等问题,严重影响产品质量和性能。本文提出了一种虚拟仿真优化传统热压罐工艺的交互式方案,设计集可获取真实工艺参数的传感器、实时数值模拟热压罐和网络数据库于一体的虚拟仿真系统优化热压罐工艺,获得节省工艺时间和降低损耗的高质量碳纤维/聚酰亚胺复合材料。

复合材料热压罐固化参数在线检测技术研究

热压罐成型工艺是航空航天领域用复合材料构件的重要制备方法之一,热压罐固化参数符合性的判定是复合材料制件非常重要的检验项目。为快速准确地判定热压罐固化参数的符合性,该文提出一种复合材料热压罐固化参数在线检测方法,通过设计热压罐固化过程结构化的关键工艺参数,建立热压罐固化参数的检测模型,利用读取数据采集模块对固化过程参数数据进行采集并运行检测模型,实现热压罐固化参数的在线检测。

基于WinCC的热压罐软件开发技术研究与应用

基于WinCC工控软件开发热压罐上位操作系统,结合无纸记录仪的使用实现生产数据的无纸化及信息化,保证记录系统长期稳定可靠。针对热压罐设备生产数据量大、工艺图表难检验判别问题,开发一套上位分析判别系统,联机多台热压罐设备,实现生产数据的智能精准判别。

热压罐工艺环境对于先进复合材料框架式成型模具温度场的影响

热压罐固化工艺过程中的模具温度分布对于先进复合材料成形质量影响很大。本文在之前相关文献研究的基础上,对模具温度场分布的工艺环境因素作了进一步的研究。结果表明,工艺环境因素中,风速、升降温速率对于模具型面温差影响显著,而模具在罐内的摆放位置则对模具型面温度场温差影响很小。

飞机复合材料制件热压罐成型温度场均匀性优化方法

针对热固性复合材料制件热压罐成型过程中,工装结构优化和降低升温速率等温度场均匀性优化方法的不足,提出了在"温度低谷"区域添加加热器来提高温度场均匀性的方法。通过温度场模拟确定加热器的个数、安放位置,并求解各个加热器的功率密度,实现对"温度低谷"区域的热量补偿,提高温度场的均匀性。通过实例分析,将热量补偿前的温度场和补偿后的进行对比,最大温差从20℃降低到6.5℃,温度场均匀性有了很大的改善。

热压罐成型复合材料固化变形机理及控制研究

复合材料零件固化变形是多种因素综合作用的结果,如何优化结构及制造工艺以降低固化变形是许多科研工作者长期研究的课题。根据过程诱导应力和变形产生机理可将影响固化变形的因素分为热应力、固化收缩应力、温度梯度与树脂固化度、压力分布和树脂流动、模具与零件的相互作用等。分别介绍了这几种因素导致固化变形的机理,同时阐述了目前固化变形控制的研究进展。

热压罐成型加筋板L形筋条纤维密实影响因素研究

采用胶接共固化整体成型工艺制备了L形筋条,研究了模具配合、填充料、曲率半径、吸胶工艺等因素对L形筋条纤维密实和制造缺陷的影响规律,分析了缺陷形成机制。结果表明:厚度不均、架桥、富脂是L形筋条中存在的主要缺陷;采用软模辅助成型和加入适量填充料可改善筋条拐角区的压力分布,增大曲率半径和采用预吸胶工艺可降低拐角效应,从而可有效提高筋条纤维密实程度。

非热压罐成型低孔隙率复合材料技术研究进展

介绍了非热压罐成型(OOA)低孔隙率复合材料技术的研究进展,详细阐述了OOA预浸料、OOA树脂再到OOA预浸料增强材料等对复合材料孔隙的影响,分析了OOA预浸料固化过程中影响孔隙的典型物理现象,以及各种制造工艺条件和参数等对孔隙率的影响,并提出了控制OOA复合材料孔隙率的方法和建议。

热压罐工艺成型先进复合材料构件的温度场研究综述

在分析热压罐工艺传热路径和传热方式的基础上,从热压罐温度场、框架式模具温度场和构件温度场三个层次讨论了国内外热压罐工艺温度场的研究情况,指出框架式模具温度场、壁板级构件温度场和盒段级构件温度场将是以后研究的重点。

热压罐成型复合材料构件的变形预测与应用研究

综述了热压罐成型复合材料变形的种类、具体影响因素、各种预测变形方法、研究的典型构件类型、变形预测应用的现状,最后对进一步研究变形预测及应用的方向进行了展望。

非热压罐预浸料成型技术研究进展

非热压罐成型(out of autoclave process,OoA)技术是实现结构复合材料低成本制造的有效途径,是当前复合材料研究领域的热点之一。本文介绍了OoA成型复合材料国内外的研究前沿以及在航空航天领域的应用现状,从材料体系和成型工艺两大方面总结了OoA成型过程中的缺陷控制方法。在OoA预浸料成型技术中,可通过尽量减少树脂体系中挥发物含量、精细调控树脂体系反应和流变特性、控制预浸料中纤维和树脂的浸润程度、优化成型工艺等手段有效降低复合材料的孔隙率等缺陷。

热压罐成型中温固化复合材料模具

介绍了几种主要适于热压罐成型中温固化复合材料的模具铝模具、钢模具和碳纤维/环氧复合材料模具,并对其优缺点进行了比较。

低温固化非热压罐成型树脂及其复合材料性能

通过DSC、红外光谱、流变仪和力学性能测试等方法,研究了3228树脂及T700/3228预浸料的性能。结果表明:3228树脂初始固化温度为67.9℃,峰值固化温度为89.5℃;在60℃时具有大于2h的低黏度平台期,黏度值在20~30Pa·s;温度大于65℃后表现出低温快速固化的特性;采用60℃预固化1h,80℃固化3h的非热压罐成型工艺方案,制备的复合材料具有较低的孔隙率和良好的力学性能。

热压罐工艺的传热分析和框架式模具温度场分布

分析了热压罐工艺中框架式模具的传热路径和传热方式及其传热空气流态,通过模拟试验和实测试验两种方式研究热压罐工艺的框架式模具温度场分布特点。

复合材料热压罐成型工艺实验教学探讨

通过复合材料热压罐成型工艺实验,让学生实践原材料—工艺—性能关系的复合材料制备全过程,掌握湿法制备预浸料与热压罐成型工艺的基本实验技能,同时学生自主设计实验方案,激发其综合运用课堂理论知识。实验课程内容对于学生理解复合材料热压罐成型工艺的原理和复合材料的复合效应、性能的可设计性、构件与材料同步性等具有重要意义。

航空预浸料—热压罐工艺复合材料技术应用概况

虽然近年来各种各样的低成本制造技术层出不穷,也在航空飞行器复合材料结构制造当中得到较大的应用,但预浸料-热压罐工艺仍以其优异的产品质量占据着重要的地位。且随着自动化、数字化水平的不断提高及相关技术的不断完善,其一直让人诟病的成本高、周期长的缺点也逐渐得到了改善,并被相关领域的人们所接受。