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      熱壓機:航天領(lǐng)域復合材料結構件的主要成型方法
      2021.08.11

      近年來(lái),熱壓罐成型方法被視為“高成本”的復合材料結構制造方法,而被排除于“低成本方法”概念體系之外。其實(shí),熱壓罐成型方法在工程應用上無(wú)論在成熟度還是在規?;矫嫒允钱斀窈教祛I(lǐng)域復合材料結構件的主要成型方法,這是由它的特點(diǎn)決定的:

      (1)罐內壓力和溫度均勻。在它們共同作用下,可滿(mǎn)足復合材料高纖維含量的要求,其復合材料具有較高的力學(xué)性能和較穩定的物理性能,例如復合材料結構件的孔隙率低,樹(shù)脂含量均勻。

      (2)熱壓罐成型方法適用范圍廣。例如層壓結構、夾芯結構、膠接結構和縫紉結構。模具相對比較簡(jiǎn)單,效率高,尤其適用于大型的具有高性能要求的復合材料結構件的成型。

          為了滿(mǎn)足飛機樹(shù)脂基復合材料的發(fā)展,據不完全統計,國內航空主機制造企業(yè)已有熱壓罐30余臺,其中1/3是從國外進(jìn)口的,生產(chǎn)面積達20萬(wàn)平米,大多數設備的技術(shù)參數和廠(chǎng)房條件可滿(mǎn)足民機復合材料結構件生產(chǎn)的要求。以此成型方法為基礎,在材料改性、工藝參數優(yōu)化、厚度尺寸和變形控制、模具設計及制造,無(wú)損檢測、損傷修復等方面進(jìn)行了大量的實(shí)驗研究,其成果在工程化中得到驗證,并且形成了相關(guān)標準規范。近年來(lái)飛機對復合材料的性能要求更為苛刻,為了提高復合材料結構件的生產(chǎn)效率和保證復合材料結構件質(zhì)量的一致性,各主機制造企業(yè)先后購置復合材料專(zhuān)用設計/制造軟件(如Fibersim軟件)和與之相配套的預浸料自動(dòng)下料機、激光投影儀、自動(dòng)C掃描無(wú)損檢測設備以及五坐標數控鉆銑設備。有的航空企業(yè)還購置了或正在購置自動(dòng)鋪帶機、超聲波蜂窩銑床以及帶柔性?shī)A具的數控加工設備。復合材料結構設計/制造完整的數字化生產(chǎn)線(xiàn)正在被打通,年產(chǎn)85t以上復合材料結構件的生產(chǎn)能力已經(jīng)形成。

      至于熱壓罐成型方法如何降低成本,國內也做了不少的研究工作,例如,預浸料“零吸膠”的實(shí)現,輔助材料的國產(chǎn)化,共固化模具結構熱效率的提高和組裝形式的優(yōu)化,結構件進(jìn)罐的合理組合以及隨爐件測試項目的合理化等方面都有效地促進(jìn)了制造成本的降低。以某飛機復合材料結構件為例,每生產(chǎn)1kg復合材料結構件,可以節約制造成本1200多元。若在制造大型復合材料結構件中預浸料鋪覆改為采用自動(dòng)鋪疊,生產(chǎn)效率會(huì )明顯提高,制造成本將繼續下降。因此,將其視為“高成本”的制造方法是不準確的,該成型方法經(jīng)過(guò)了30多年的技術(shù)發(fā)展,其完整性及成熟度無(wú)疑對大型飛機結構復合材料的應用進(jìn)入快行道具有重要的意義。

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