复合材料结构件固化成型工艺参数控制-文档资料

1、复合材料结构件固化成型工艺参数控制随着复合材料结构件的应用范围越来越广泛，其固化成型工 艺要求越来越高，研究其参数控制凸显出重要意义。作为一向实 际应用效果良好的结构件，复合材料结构件得到了长足的发展和 进步。该项课题的研究，将会更好地提升其实践水平，从而有效 优化复合材料结构件的整体水平。1复合材料结构件概述复合材料结构件具有较高的耐腐性、刚度、强度等优势，在 航空领域发挥着非常重要的作用，如飞机承力结构件、方向舵、 垂直和水平尾翼、舱门、阻力板、发动机机罩等都采用了复合材 料结构件1。同时，飞行器利用复合材料结构件的可设计性和 良好物理性能，有效降低了生产成本，使整个飞机结构减轻了 204

2、0%的重量，而复合材料结构件的应用状态对于整个飞行器 运行状态有着重要影响，其应用部位和材料用量是评价一个飞行 器结构科学、合理的重要指标。另一方面，应注意复合材料结构 件的一些缺点，在操作使用或者维护不合理的情况下，受到弹伤、 雷击、鸟撞等因素影响，复合材料结构件易发生断裂、破孔、裂 纹、缺口、分层等缺陷，在一定程度上影响飞机的动态和静态运 行性能。2复合材料结构件固化成型工艺(1)手糊。手糊固化成型工艺适用于形状结构复杂、面积 较大的复合材料结构件，其主要是按照标准的铺层方法，将浸润 在胶水中的胶布分层糊在模具上，然后进行加热固化，这种固化 成型工艺的操作使用方法比较简单，但是效率较低；（

3、2）缠绕。 缠绕固化成型工艺适用于方管、锥管、圆管等结构件中，在缠绕 机上放上芯模，将结构件缠绕成型以后，然后进行加热固化，最 后将芯模取出，加工成制品；（3）模压。模压适用于质量要求 高、尺寸小、形状结构复杂的复合材料结构件，在专用模具中将 预浸料填充密实，结合进行合模，采用标准加工工艺，最后加热 固化。3复合材料结构件固化成型工艺参数控制研究复合材料结构件固化成型工艺参数控制主要包括保温时间、 升降温速度、压力、温度等。固化成型工艺从本质上是一个对复 合材料结构件加压、加热的过程，使纤维和热固性树脂相结合， 从而形成复合材料结构件。因此，固化成型工艺参数控制对于复 合材料结构件质量有着直接

4、的影响。（1）热压机压力、温度和操作控制。在使用热压机过程中， 应结合实践经验和具体情况，严格控制热压机运行工艺参数，在 加热过程中，下层和上层加热板温度应明显高于中间层加热板温 度，结合复合材料结构件的形状、结构和设计要求，合理把握热 压机加热时间。对于复合材料的碳纤维制品，在使用固化工艺时， 按照工艺参数要求，当碳纤维制品温度达到130摄氏度时再进行 一次加固，但是在实际操作应用中，在碳纤维制品温度达到120摄氏度时必须增加5MPa压力，否则碳纤维制品一旦形成胶凝态， 再加压已经没有效果。同时，结合不同季节的温度变化，合理控 制模具温度和加热板温度之间的温差，夏季应尽量减小温差，冬 季应尽

5、量增大温差2；（2）烘箱温度控制。复合材料结构件放 入烘箱中进行固化成型工艺，会经历两个温度折点，如图1所示， 因此在进行固化成型工艺之前，应先了解工艺流程，在保温阶段 应保温，在加热阶段应加热，特别注意在温度折点附近时，严禁 超温，保障复合材料机构件质量。在操作过程中，当模具温度低于烘箱温度15摄氏度时不再 加温，这时到达第一个转折点，当模具温度逐渐上升，全折点还 差4摄氏度时，将烘箱温度调节到115摄氏度，使复合材料结构 在第一个转折点周围保持恒温，然后适当延长保温时间，在到达 第二个转折点时，持续保温2h，当模具温度达到155摄氏度时， 烘箱温度下降到167摄氏度，当磨具温度达到158摄

6、氏度时，烘 箱温度调节到162摄氏度，在整个固化成型工艺中，规范记录复 合材料结合件温度。另外，还应注意真空泵冷却用循环水水压控 制情况3，在固化成型操作过程中，冷却真空泵持续通过循环 水，确保江循环水水压的稳定正常。3.3热压罐压力、温度控制在外加压、抽真空状态下，热压罐可在短时间内将罐中的温 度调整均匀，在必要情况下，热压罐还可强制降温，有效加快固 化成型速度，提高复合材料结构件质量。使用热压罐对复合材料 结构件进行固化成型，应严格控制加外压和卸掉真空的时间，时 间过晚或者过早都会影响结构件质量，对热压罐抽真空可快速抽 出低分子气体和挥发物。加外压主要是在胶凝状态下树脂相变， 加压时间过早，会导致树脂流失，使得复合材料结构件贫胶4， 加压时间过晚，复合材料结构件内部会呈现疏松状态，产生气泡 或者孔隙，因此应衔接好加外压和卸真空操作。4结语复合材料结构件作为一种新型的材料产品，在航天航空领域 发挥着重要作用，固化成型工艺是保障复合材料结构件质量的关 键环节，应结合复合材料结构件的实际特性和加工要求，采用合 适的固化