干法成形复合材料工装的研制与应用.doc

干法成形复合材料工装的研制与应用 九 V ? 成臬与推广? 干法成形复合材料工装的研制与应用 技术装备总厂聂烽 【内容提要】本文在系统分析1传统I装(即金属I装和湿法成形复合材料I装)在 生产复_A材料制品中所存在的问题后,借鉴1德国MBB,美国CYANAMID,TOOL— RITE等多家公司的先进技术经验,并结合西飞公司运七200A雷达罩复合材料成形工 装的制造,介绍1用干法成形复合材料I装的新技术. 1引言 随着复合材料制造技术的不断完善和在航 空,航天等工业领域的广泛应用.人们愈来愈清 楚地认识到,要想获取性能优良,质量稳定可靠 的复合材料制品,就必须有高质量的复合材料 工装来保证近几年来,在复合材料零部件的制 造中,使用传统的金属工装和湿法成形复合材 料工装暴露出许多问题.为此,我们借鉴德国 MBB,美国CYANAMID,TOOLRITE等多家 公司先进的复合材料及其工装制造技术,结合 我公司新机,外协的生产实际,进行了干法成形 复合材料工装的试验研制工作,达到了预期的 效果. 2复合材料制品成形工装应用情况分析 在复合材料制品生产工艺过程中,工装技 术占有很重要的地位,德国MBB公司的一位 博士说:”工装技术是保证复合材料制品质量的 核心.”国内目前广泛应用传统金属工装和湿法 成形的复合材料工装成形复合材料制品.这两 类工装在应用上存在一此难以克服的缺点和不 足现简要分析如下. 2.1金属工装, 为了满足复合材料制品用工装热稳定性 好,气密性好,使用周期长的要求,国内一直采 用金属工装.但金属工装与复合材料制品热性 能不匹配.因为复合材料制品的精度与工装材 料热膨系数的大小有着直接的关系.金属工装 存在的缺点主要是: (1)金属工装热膨系数大,与复合材料制品 38 浸渍致密处理 层惜移雨降低制品质量,同时 也造成较大的尺寸误差. (2)热容量大,升温与降温速度慢,周期长, 能耗大. (3)工装制造嗣期长 2.2湿法成形复合材料工装 复合材料工装是树脂和增强材料的混合 物,经固化成形所得的一种工装,作为成形模或 夹具来控制零件的制造.湿法成形复合材料工 装是采用湿铺敷成形工艺.具体做法是用液态 胶衣形成工装表面,然后用树脂胶液(常用环氧 树脂)涂刷浸渍织物(常用玻璃布)铺敷,再应用 真空压实铺层和排除气泡,在常温下或烘箱加 热条件下固化.这种方法制造的复合材料工装, 较好地解决了制品与工装问热膨胀不匹配的问 题,操作性较好,制造周期短.但这种工装的质 量受人为因素影响十分敏感,质量和性能很不 稳定,主要存在如下缺点: (1)表面胶层易破损.这是由于液态树脂厚 度难以控制,特别是拐角处堆积过厚,在热状态 下,易形成裂纹而破损 (2)铺层内部树脂分布不均匀,在形成富胶 区和贫胶区的部位粘结强度都差,加热时会导 致工装变形破损或损坏. (3)生产条件恶劣,现场脏乱.纤维粉尘既 危害操作者健康,又易在层闻形成气泡,影响层 间粘结强度. 湿法成形复合材料工装的上述缺点导致 其热稳定性差,气密性能低,使用寿命短. 删一一易 薹1 诃 碲 捐一 西飞科技1994年第4期 为了克服金属工装和湿法成形复合材料工 装存在的严重不足.适应复合材料应用技术的 发展,世界许多着名厂商,如MBB, CYANAMITOOLRITE等公司研制出了干 法成形复合材料工装制造技术,并在波音, MBB,麦道,加空等公司广泛应用.我公司是在 引CYANAMID,TOOLRITE等公司的先进材 料和先进技术的基础上,加以消化吸收,并进行 了大量的试验研究,成功地将这项技术移植到 我们公司来 5干法成形复合材料工装的设计特点 干法成形技术是一种用预浸料成彤复合材 料制品的工艺方法所谓预浸料是指浸渍有树 脂基体的纤维单向带或其织物的一种中问材 料.CYANAMID,TOOLRITE公司直接向世 界各大飞机制造厂家提供这种商用的新型原材 料. 在德国四组件试验培训对,壁板成形模和 3#前缘破形模均选用TOOLRITE公司提供 的MXG7620碳纤维预浸料.它具有低温预固 化(温度为20～6D),后高温处理(温度为 200),高温使用(工作温度为176)的特性, 解决了过渡工装的耐热问题,且制造过程简单, 使用寿命长.CYANAMID公司研制出来的 CCT(cYFORMCOMPOSITETOOLING)工 装复合材料体系具有成形固化温度低(14小时 /60),树脂分布均匀,粘结性和流动性好.贮 存期长,热膨胀系数低.使用寿命长(使用250 次不损坏)等特点.目前这种工装复合材料体系 为世界上越来越多的飞机生产厂家选用,我公 司在新机研制中也引进使用了这一材料体系. 5.1原材料的确定 经过分析比较,在试制中选用了美国 CYANAMID公司CCT工装复合材料体系中 的C