航空复合材料零件制造技术与精准控制分析

发表时间:2021/6/28   来源:《工程管理前沿》2021年第6期   作者:吴国卉
[导读] 哈尔滨哈飞工业有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150000
        吴国卉
        哈尔滨哈飞工业有限责任公司   黑龙江哈尔滨  150000
        摘要:哈尔滨哈飞工业有限责任公司   黑龙江哈尔滨  150000,航空行业飞行器的制造业得到了极大的推动,而复合材料作为航天飞行器的关键组成部分,对我国航天领域的发展有着密切的关系。所以相关负责人一定要重视复合材料制作的进一步升级,来推动者我国行业事业的发展。航空飞行器以及智能机器人等尖端技术的发展在很大程度上提高了复合材料制造技术水平有着划时代的意义。本文根据分析了航天部件成型技术的发展现状,研究了航空柔韧性材料部件制造的正确发展方向,以期为我国航天领域的复合材料制作提供有益的思考和启示。
        关键词:航空复合材料;零件制造技术;控制分析
        一、引言
        复合材料最早在20世纪60年代的开始用于航空领域制作过程中。复合材料在航天器中的使用大大提高了航天飞行器的质量和抗压强度,这对于我国航天工业的飞速发展有着重要意义。与此同时,航天器的发展趋势也越来越明显,航空复合材料的生产制造技术也更加成熟。随着复合材料制作的进一步发展,航天飞行器的性能有了很大的提高,而复合材料对于航空航天建设来说有着不可或缺的作用。
        二、航空复合材料零件制造技术
        2.1 RTM成型工艺
        RTM成型技术是树脂转移整形技术的简称,将这种技术运用在复合材料的使用过程中,能够有效降低材料的投资成本,并且提高复合材料的制作效率,降低制造过程中的污染,以保护我国的生态环境。RTM成型技术可以形成大型的两面整体部件,并且广泛应用于负荷结构较强的零件的生产制造中,比如应用在船舱门的制作中。从检测技术的发展趋势来看,要想获得新的突破口,相关研究人员就必须有效地解决原材料分布不均衡并且纤维含量低的问题。除此之外,RTM技术中的热传导的喷射功能及相关设备也可以在未来技术研究中得到开发和应用。
        2.2 RFI技术
        RFI技术主要是指树脂沉淀技术,是一种利用树脂膜溶液和纤维预成型技术。这种制作技术需要的原材料较多,投资的成本也就较大,目前主要应用于飞机天线罩等面积较大,或者制作过程相对简单的曲面部件。RFI技术工程的优点是可以使用预树脂体系来进行复合材料的制作,虽然该工程所准备的复合材料其性能没有较大差异,但是该工程所使用的树脂膜的制造成本是纯树脂的两倍,成本相对较高。在缺乏树脂的情况下这种制作方法就无法进行有效运转,整形工艺对真空袋系统凝固时的温度有严格要求。因此,对于基本材料的调整,树脂的流量控制和三维打印技术是这项技术的重要突破方向。
        2.3纤维缠绕技术
        纤维缠绕技术是指用纤维束将相关部件缠绕在芯轴上,和其他成型技术相比是比较成熟的部件整形技术,也是使用范围最大的自动成型技术。纤维缠绕技术具有很多优点,通过使用该工艺进行零部件的制作,形成的零部件有着抗压能力强,重量轻且耐热性好的特点,所以被广泛应用于空心部件的制造和加工中,对于该技术在未来的技术研究,应该将发展中年放在光纤缠绕技术成本高并且自动化水平低的问题上,只有不断克服这些问题,纤维缠绕技术才能进一步地扩大其优势。


        2.4自动包装布线技术
        自动包装布线技术是在国际范围内使用范围和频率最常用的整形技术,主要是通过数字控制技术来实现自动化的制作,与自动带的技术相比这种制作方式不仅单向实现了自动生产的目的,还节约了成本。自动带成型技术耗损高,产量低,成本高,而自动纤维缠绕技术可以说是自动将胶带技术和纤维缠绕技术相结合的技术,在制造飞行器尾部等的复合材料部件方面,作者非常重要的使用意义。
        三、复合材料航空零制造的精准控制要点分析
        3.1包装结构变形控制
        为了在最大程度避免由于热膨胀系数而对构件成形精度导致的不良影响,复合材料和类似材料制作的的膨胀系数应该相关研究人员的重视,并且将其运用在合理的配柱和复合材料结构稳定的基础上,有效降低支撑柱的荷载,并且设置防粘层来提供成型工艺的配置位置,以有效减少因包装变形而引起的复合材料变形问题,如此可以在很大程度上保证复合材料的制造精度。
        3.2正确检查温度
        复合材料一般具有复杂的温度和硬度特性,在复合材料的固化阶段结构的变形问题经常出现,所以在复合材料构件的制造过程中,相关工作人员一定要必须对环境温度进行精确的控制。当制造的构件厚度和尺寸超出一定范围时,过快的加热速度和电阻温度,不仅会破坏成型工作的温度平衡,而且还会会严重损坏材料构件的内部构造。从温度和硬度的性质来分析,我们可以知道树脂在构件内的固化程度不会降低,但是复合材料会发生变形。在航空复合结构材料成型时,加热速度一定要控制在一定范围之内,最高温也不能超过温度阈值,降温速度一般为复合结构材料出炉后进行缓慢降温。
        3.3正确检查固化压力
        复合材料结构材料与成型模具之间的切削应力是在热压管开始加热后,在成型组合表面压接后产生的,随着温度的升高预渗树脂进入橡胶状态。成型复合材料的零件近表面可以自由浸出填料层的切削应力,这远远大于无粘结涂层自由浸出原料的切削应力。因此,切削应力硬度应该沿复合材料结构材料厚度方向形成,由于固化压力的作用,材料硬度会随着树脂逐渐固化。在复合材料结构完全固化之前,应力硬度必须保持在整个构件内。在一定条件下,厚度固化压力的增加对复合材料构件的内部质量有很大影响,复合材料构件的强度逐渐减小,成形间隙减小,可以改善复合材料构件的内部质量。
        四、结束语
        总之,在航空复合材料部件的制造实践中,为了确保同类模具材料部件的高品质,应该在确保零部件外观程度的基础上,有效地降低了零部件变形的概率。其次,工作人员还要科学红纸工具和整形工艺参数,特别是优化加热速度和硬化压力,优化这些参数,可以建立科学合理的温度硬度,达到温度的均衡。
        参考文献:
        [1]杨涛. 基于3D打印和微电铸技术的微零件制造工艺研究[D].太原科技大学,2019.
        [2]金星.生产信息采集技术在航空零件生产中的应用[J].自动化应用,2018(08):5-7+10.
        [3]向颖. 融合多维制造信息的机加工艺优化与重用关键技术研究[D].西北工业大学,2018.
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