树脂基复合材料成形工艺进展二雕刻切割机

树脂基复合材料成形工艺进展（二）

树脂基复合材料成形工艺进展（二） 2011年12月10日 来源： 在欧洲，EADS公司也开发了该技术，利用该技术首先制造的零件是A380后机身压力隔框，该材料为干态碳纤维预成形体，比粘性的预浸料较易处理。每片复合材料使用自动缝合机连接在一起，可靠性和可重复性好。采用的缝合机是几种长度的碳纤维织物并排铺放在长和宽都为8m的台面上。缝合头由一个金属横梁带着前后移动，曲形针缝合材料的速度达到每分钟100针。工程师使用一种特殊的曲形针能够实现单边缝合，因而可以连接任何长度的材料。连接后的后压力隔框板成为一块“毯子”。接着，“毯子”放在一个模具上被卷起来再铺开，看起来像一个倒扣的大碗，为了获得必要的强度，6块这样的“毯子”按不同方向交替铺叠。预成形体的叠层板缝合在一起，然后将纤维板和树脂一起放在热压罐里在真空状态下加热加压熔化，最后固化。由于整个过程自动化程度较高，因此成本低且可靠。

缝合复合材料具有良好的层间性能、成本低、效率高，且可设计。缝合还可代替复合材料传统的机械连接方法，从而提高整体性能。因此有望用于大型整体复杂结构件制造，特别是可用于大型军用运输机的机体结构，减轻重量和降低成本。该技术的关键技术包括：专用设备的研制以及缝合工艺。

(2)穿刺。

穿刺是复合材料结构三维加强的一种简单方法，在几方面优于缝合技术。但是它不能用于制造预成形体。在这个工艺中利用薄的削棒以正确的角度在固化前或固化时插入二维的碳纤维环氧复合材料层板中，从而获得三维增强复合材料结构。Z向削棒可以是金属材料(一般是钛合金)，也可采用非金属材料(一般采用碳纤维环氧复合材料)。复合材料的削棒直径一般是0.25mm和0.5mm。将削棒插入的方式有两种，一是采用真空袋热压的方法，二是采用超声技术。真空袋热压法更适合于相对大或无障碍部位进行Z向结构加强，而超声法则对难到达部位或局部需要Z向加强的结构部位更为有效。另外，超声法还可利用金属削棒插入已固化的复合材料中实现分层复合材料的修理。

穿刺技术与缝合技术的出现和应用极大改进了复合材料的断裂韧性，意味着复合材料能够承受更高冲击强度和剥离应力。事实上，Z向增强技术已用于GE90发动机风扇叶片，对强度要求的部位进行加强。在飞机上，该技术用于泡沫夹芯蒙皮结构，是传统上采用的铝蜂窝结构的挤压强度的3倍。该技术比缝合技术更具发展潜力，主要是因为其节省了高成本的缝合机，尺寸不受限制，特别是能够进行局部结构的加强，因此是未来飞机机体应用的关键技术。

(3)三维机织。

该工艺目前已经广泛用于复合材料工业，主要用于生产单层、宽幅织物，作为复合材料的增强体。三维异型整体机织技术是国外上世纪80年代发展起来的高新纺织技术，它创造了一类新的复合材料结构形式。采用三维异型整体机织技术制造的复合材料制件具有整体性和力学的合理性两大特点，是一种高级纺织复合材料。三维异型整体机织技术的突出特点是纺织异型整体织物，如T形、U形、工形、十字形等型材和圆管等，灵活的机织工艺还可以创造出许多新的复杂形状织物。

目前主要开展纤维束排列布局的设计、编制工艺过程的动态模拟，实现三维异型整体机织的自动化、提高三维机织复合材料的质量和生产率、加速三维异型整体机织复合材料的发展和推广应用。国外还利用三维机织技术在飞机和发动机的其它结构上进行了验证，如飞机的T型框、带加强筋的壁板、发动机安装架等，最先进的是在Scramjet发动机原型机上应用了三维机织蜂窝夹芯复合材料燃烧室，材料为陶瓷基复合材料，其采用三维机织的最大益处是形成整体燃烧室结构，解决了由一般制造方法带来的连接和泄漏问题。

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