熱壓罐成型法簡(jiǎn)介.doc

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1、09.11.101概述熱壓罐(HotAirAutoelave或簡(jiǎn)寫(xiě)Atitoelave)是一種針對(duì)聚合物基復(fù)合材料成型工藝特點(diǎn)的工藝設(shè)備,使用這種設(shè)備進(jìn)行成型工藝的方法叫熱壓罐法[崔盛瑞]。熱壓罐成型法是制造連續(xù)纖維增強(qiáng)熱固性復(fù)合材料制件的主要方法[戴夫],目前廣泛應(yīng)用于先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)及金屬或復(fù)合材料膠接結(jié)構(gòu)的成型中[何穎]。材料成型時(shí),利用熱壓罐內(nèi)同時(shí)提供的均勻溫度和均布?jí)毫Χ袒钥傻玫奖砻媾c內(nèi)部質(zhì)量高,形狀復(fù)雜,面積巨大的復(fù)合材料制件.我國(guó)的西安飛機(jī)制造公司于八十年代末同德國(guó)的肖爾茨機(jī)械工程公司公司聯(lián)合設(shè)計(jì)分體加工制造了國(guó)內(nèi)航空工廠最大規(guī)格的

2、熱壓罐。[崔盛瑞]2熱壓罐成型法簡(jiǎn)介[馬軍]熱壓罐成型法是目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的工藝方法之一,主要用于大尺寸、外形較復(fù)雜的航空、航天FRP構(gòu)件的制造,如蒙皮件、肋、框、各種壁板件、地板及整流罩。熱壓罐成型法也有一定的局限性,結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的構(gòu)件,用該方法成型有一定困難。同時(shí)此法對(duì)模具的設(shè)計(jì)技術(shù)要求很高,模具必須有良好的導(dǎo)熱性、熱態(tài)剛性和氣密性。2.1基本原理將預(yù)浸料按鋪層要求鋪放于模具上,并密封在真空袋中后放入熱壓罐中,經(jīng)過(guò)熱壓罐設(shè)備加溫、加壓,完成材料固化反應(yīng),使預(yù)浸料坯件成為所需形狀和滿足質(zhì)量要求的構(gòu)件的工藝方法。2.2工藝特點(diǎn)熱壓罐成型法是FRP構(gòu)件的最常用成型方法,

3、可成型夾層結(jié)構(gòu)件和層壓板構(gòu)件,也可成型組合構(gòu)件和膠接構(gòu)件。目前適用于熱壓罐中溫成型復(fù)合材料的模具主要有以下幾種[何穎]:鋁模具、鋼模具、碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料模具??偟膩?lái)說(shuō),對(duì)于尺寸精度配合要求較高、而且產(chǎn)量不大的復(fù)合材料構(gòu)件可用碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料模具;對(duì)于尺寸精度要求不太高的構(gòu)件或平板產(chǎn)品,鋁制模具最為適用;當(dāng)產(chǎn)品批量大,尺寸精度要求較高的構(gòu)件,選擇鋼制模具最為經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。2.3基本工藝參數(shù)[崔盛瑞]復(fù)合材料基體樹(shù)脂的固化、除了與樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)有關(guān),還與其他組分(固化劑、交聯(lián)促進(jìn)劑等)有關(guān).外界條件—溫度、壓力和時(shí)間因素對(duì)固化成型起著重要的作用,通常稱這三個(gè)因素

4、為工藝參數(shù).就目前國(guó)內(nèi)國(guó)外樹(shù)脂體系固化所需壓力而言,除聚酸亞胺類外,固化壓力一般在0.3-0.6MPa的范圍內(nèi)[3].用于復(fù)合材料成型工藝的熱壓罐其使用壓力一般小于1.6MPa,屬于二類低壓容器.從成型工藝的角度來(lái)看,基體樹(shù)脂從線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的全部歷程可分為三個(gè)階段:流動(dòng)階段,凝膠階段和固化階段,而且這一過(guò)程均是處在一定溫度下進(jìn)行的.根據(jù)文獻(xiàn)〔3〕,〔6〕報(bào)道,國(guó)內(nèi)重要的航空結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料基體樹(shù)脂的固化溫度最高在180士5℃的范圍.將熱壓罐的最高使用溫度設(shè)定在250℃是適宜的。該溫度是目前國(guó)內(nèi)對(duì)熱壓罐普遍使用的上限溫度.溫度場(chǎng)的分布:熱壓雄內(nèi)部都設(shè)有空氣攪

5、拌循環(huán)裝置,其主要功能是使雄內(nèi)溫度均勻化.對(duì)熱壓罐尤其是大型熱壓罐來(lái)說(shuō),由于熱交換對(duì)象不同(模具的大小與材質(zhì),復(fù)合材料的厚度與平面尺寸,輔助材料的層數(shù)等),往往產(chǎn)生罐內(nèi)溫度與材料實(shí)際溫度有較大差異[8,9].準(zhǔn)確測(cè)出這種溫差的出現(xiàn)、分布和彌合,是確定合理的工藝參數(shù)的基體條件.3.缺陷研究在復(fù)合材料制件中主要缺陷的比例從高到低依次為分層、孔隙、氣孔、富脂、貧膠、脫粘、疏松、弱粘、變形其中分層所占比例最高,超過(guò),氣孔、孔隙的比例也比較高,其他缺陷比例相對(duì)較低。因此,分層缺陷是熱壓罐成型工藝中最主要的缺陷形式。在材料體系一致時(shí),分層主要受復(fù)合材料構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式和工藝條件影響

6、[王雪明]。

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