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夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料芯材價值高

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2016-11-10  來源:中國聚合物網(wǎng)  瀏覽次數(shù):110
核心提示:夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料芯材制造技術(shù)在多領(lǐng)域具有重要價值。夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有典型的高比強度、高比剛度的特點,其結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是
      夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料芯材制造技術(shù)在多領(lǐng)域具有重要價值。夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有典型的高比強度、高比剛度的特點,其結(jié)構(gòu)設(shè)計方案是將面板的高強度和高模量與夾芯的低密度和高剛性有機結(jié)合起來,在航空、航天、船舶、軌道交通和電子等領(lǐng)域中有著極其重要的應(yīng)用價值。目前應(yīng)用到夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中的芯材主要是芳綸紙蜂窩、鋁蜂窩和合成泡沫。芳綸紙蜂窩包括間位芳綸紙蜂窩及對位芳綸紙蜂窩,由美國杜邦(DuPont)公司先后研制成功的間位芳綸紙和對位芳綸紙制備而成,具有高強度、高剛度、低密度、良好的自熄性能、優(yōu)異的絕緣性能以及優(yōu)良的化學(xué)惰性等特點,已大量應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)和功能復(fù)合材料以及具有特殊要求的其他領(lǐng)域中。芳綸紙蜂窩的廣泛應(yīng)用,推動了芳綸紙國產(chǎn)化的進程,目前國內(nèi)煙臺美士達特種紙業(yè)公司、深圳昊天龍邦公司和華南理工大學(xué)等單位先后突破了纖維原纖化和纖維在漿粕中分散等關(guān)鍵技術(shù),制備出了YT系列間位芳綸紙、HKD和PTF系列對位芳綸紙,可小批量穩(wěn)定生產(chǎn)。 
   用這幾個系列國產(chǎn)芳綸紙制造的芳綸紙蜂窩已在多個型號上得到應(yīng)用,實現(xiàn)了芳綸紙蜂窩主要用原材料國內(nèi)自主保障的目標。芳綸紙蜂窩芯是由芳綸紙經(jīng)過涂膠、疊合、熱壓、拉伸定性、浸漬樹脂、固化和片切等工序加工制作而成的夾芯材料,目前主要的芳綸紙蜂窩芯的制備工藝流程如圖所示。涂膠技術(shù) 在芳綸紙蜂窩的制備工藝中,涂膠工序是制備芳綸紙蜂窩的關(guān)鍵工序,對蜂窩的孔格規(guī)整性以及節(jié)點強度有著至關(guān)重要的影響。中航工業(yè)復(fù)材先后研發(fā)了兩臺寬幅自動涂膠機,能夠在36英寸寬度的芳綸紙進行涂膠,并實現(xiàn)了膠液自動循環(huán),膠液黏度自動檢測,自動收卷等功能,降低了生產(chǎn)成本,保證了蜂窩孔格規(guī)整性,工作效率得到大幅度提升。疊合技術(shù) 疊合定位的準確性與芳綸紙蜂窩孔格的規(guī)整性有密切的聯(lián)系,中航工業(yè)復(fù)材自主研發(fā)了國內(nèi)第一臺自動疊合機,采取圖像定位方法,提高了膠線定位的準確性,精確度在?0.05毫米之內(nèi),相比人工疊合蜂窩的孔格規(guī)整性大大提高。此外,自動疊合的速度可達到360張/小時,是人工的1.5倍左右。 
   自動疊合技術(shù)既提高了疊合的精確性又提高了生產(chǎn)效率,是保證芳綸紙蜂窩生產(chǎn)高效性和質(zhì)量穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。大高度蜂窩拉伸定型技術(shù) 在蜂窩拉伸定型工序,中航工業(yè)復(fù)材自主研發(fā)了可拉伸36英寸高度的蜂窩的拉伸機及工裝,配合垂直送風(fēng)烘箱,采用接近芳綸紙的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的高溫定型工藝,取得了良好的定型效果,改善了蜂窩使用的尺寸穩(wěn)定性,而且蜂窩浸膠后無須采用工藝裝備即可進行固化,省去了固化前的準備工作,節(jié)省了勞力與時間。浸膠固化技術(shù) 蜂窩的浸膠工序主要是對蜂窩的密度進行控制,密度控制不好將直接影響蜂窩芯材的成品率,中航工業(yè)復(fù)材研制的全自動浸膠機已完成全面工藝試驗,現(xiàn)已投入生產(chǎn)。多年來,影響蜂窩芯材外觀、性能和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵工序浸膠,國內(nèi)一直以半機械輔以手工的方式進行。該自動浸膠機的浸膠部分采用高精密導(dǎo)軌導(dǎo)向,由數(shù)控系統(tǒng)控制伺服電機完成蜂窩芯材浸膠的全部工藝動作,數(shù)控系統(tǒng)對蜂窩浸膠工藝中的浸泡、提升、叉接、翻轉(zhuǎn)、移料、稱重等全部過程實現(xiàn)自動控制。 
   并配備了液位檢測系統(tǒng)、膠液循環(huán)系統(tǒng)、黏度檢測系統(tǒng)、膠液溫度控制系統(tǒng),經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和計算機處理后能實現(xiàn)溶劑的及時補充和浸漬樹脂的配置。該設(shè)備的控制技術(shù)先進、自動化程度高,生產(chǎn)出的蜂窩芯材密度均勻性好,該設(shè)備的投產(chǎn)對提高蜂窩芯材質(zhì)量和產(chǎn)量的效果顯著。在芳綸紙蜂窩固化方式上,烘房采用導(dǎo)向式水平送風(fēng)方式,這樣熱風(fēng)直接穿過蜂窩孔格,有利于將樹脂固化時所產(chǎn)生的熱量從蜂窩孔格內(nèi)排放出來,保證固化的安全性和均勻性,而且效率較高。加工技術(shù) 在加工工序,利用先進的片切機和專用鋸條,可以做到對芳綸紙蜂窩高度尺寸精確控制,公差保證在?0.10毫米以內(nèi),另外,立式帶鋸和斜式帶鋸的應(yīng)用不僅使芳綸紙蜂窩產(chǎn)品外觀更加美觀,也將復(fù)雜的異型截面變?yōu)榭赡?,為蜂窩產(chǎn)品的應(yīng)用打開了更寬闊的思路。芳綸紙蜂窩是應(yīng)用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的典型芯材,常用于前緣蒙皮、活動面蒙皮壁板、全高度蜂窩夾層結(jié)構(gòu)操縱面、雷達罩以及梁、肋的腹板等。 
   芳綸紙蜂窩具有優(yōu)良的工藝設(shè)計性能,與其他材質(zhì)蜂窩芯相比,還具有與各種樹脂體系良好的相容性,與各種材料的蒙皮都能很好地黏結(jié),適用于多種成型工藝,以制備出不同形狀的夾層結(jié)構(gòu)件。芳綸紙蜂窩的成型工藝參數(shù)主要取決于蒙皮材料和粘接材料,一般壓力不大于0.5MPa,固化溫度不大于200℃。中航工業(yè)復(fù)材在芳綸紙蜂窩關(guān)鍵技術(shù)的突破基礎(chǔ)上,集成創(chuàng)新,已建成一條各工序基本實現(xiàn)自動化、具有國際先進水平的芳綸紙蜂窩生產(chǎn)線,產(chǎn)能達到5000立方米/年。目前,中航工業(yè)復(fù)材研制生產(chǎn)的各種類型芳綸紙蜂窩已廣泛應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu),并在航天、電子、船舶、軌道交通和體育用品等多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,占有國內(nèi)芳綸紙蜂窩市場份額的80%以上。隨著制造技術(shù)的提升,芳綸紙蜂窩質(zhì)量更加穩(wěn)定,吸引了國外航空市場的密切關(guān)注,波音、諾單、DIEHL等國外公司先后到訪中航工業(yè)復(fù)材尋求合作。其中諾單公司對中航工業(yè)復(fù)材公司生產(chǎn)的芳綸紙蜂窩進行全面認證,并給出結(jié)論:中航工業(yè)復(fù)材制造芳綸紙蜂窩各項性能及穩(wěn)定性與國外著名蜂窩廠商制造的蜂窩相當。諾單公司已向中航工業(yè)復(fù)材發(fā)出訂單。 
   美國雅琦公司已與中航工業(yè)復(fù)材合作,成為中航工業(yè)復(fù)材蜂窩代理商。今后兩年,由中航工業(yè)復(fù)材生產(chǎn)的芳綸紙蜂窩將陸續(xù)通過國外相關(guān)公司的認證,全面進入國際航空市場。鋁蜂窩制造技術(shù):中航工業(yè)復(fù)材具備所有規(guī)格耐久鋁蜂窩芯材制造能力及根據(jù)客戶要求進行耐久鋁蜂窩芯材定制的能力,擁有多項處于國內(nèi)領(lǐng)先的關(guān)鍵技術(shù):大幅寬、高密度耐久鋁蜂窩芯材涂膠壓制技術(shù) 經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān),中航工業(yè)復(fù)材已突破密度為170kg/m3的大高度耐久鋁蜂窩芯材涂膠、壓制技術(shù),HB 5443-90夾層結(jié)構(gòu)用耐久鋁蜂窩芯材規(guī)范內(nèi)最高密度為140kg/m3。高密度、大高度、大尺寸耐久鋁蜂窩芯材拉伸技術(shù) 鋁蜂窩主要通過耐腐蝕底膠浸漬、涂膠、疊合、壓制、拉伸等工序制作而成,經(jīng)過多年技術(shù)積累,中航工業(yè)復(fù)材實現(xiàn)了國內(nèi)最大高度、尺寸、密度耐久鋁蜂窩芯材制造。中航工業(yè)復(fù)材擁有用從鋁箔表面處理到蜂窩疊層板切割、拉伸及后續(xù)夾層結(jié)構(gòu)制造的全套生產(chǎn)設(shè)備,該套設(shè)備具有自動化程度高,控制精度好等特點,整套設(shè)備處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。整條耐久鋁蜂窩芯生產(chǎn)線年產(chǎn)能約為50噸。 
    PMI泡沫制造技術(shù)——同密度的情況下,PMI泡沫具有比其他聚合物泡沫材料更高的抗壓縮強度和剛度、更優(yōu)異的耐高溫和耐濕熱性能、以及更好的抗高溫蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性。其突出的耐熱性能和高溫下優(yōu)異的抗蠕變性能使其能承受碳纖維/環(huán)氧、碳纖維/雙馬等樹脂復(fù)合材料的高溫固化工藝條件,可實現(xiàn)泡沫夾芯與預(yù)浸料的一次共固化,廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)件的制造。中航工業(yè)復(fù)材通過技術(shù)引進的方式已經(jīng)掌握了PMI泡沫預(yù)聚板成型技術(shù)、PMI泡沫發(fā)泡技術(shù)、后處理技術(shù)和加工技術(shù)等四項關(guān)鍵技術(shù),所生產(chǎn)的PMI泡沫質(zhì)量在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位,力學(xué)性能與Degussa泡沫的力學(xué)性能基本相當,設(shè)計年生產(chǎn)能力為1000m3水平。優(yōu)秀的團隊是推動蜂窩生產(chǎn)技術(shù)的奠基石。中航工業(yè)復(fù)材蜂窩及芯材事業(yè)部團隊專業(yè)性強,經(jīng)過長期建設(shè),本團隊已有成員30人,其中研究員2人,高級工程師6人,技師3人;1人擁有博士學(xué)位,6人有研究生學(xué)位,6人有學(xué)士學(xué)位。 
    本團隊先后承擔(dān)了多項國家科研課題:中、高密度蜂窩的研制,直升機用國產(chǎn)芳綸紙蜂窩工程化研究、高性能國產(chǎn)芳綸紙蜂窩研制等多項型號攻關(guān)和科研課題,完善了芳綸紙蜂窩的種類和規(guī)格,突破了多種牌號規(guī)格的國產(chǎn)芳綸紙蜂窩的制造技術(shù),擺脫了國外對芳綸紙技術(shù)封鎖的束縛,實現(xiàn)了國產(chǎn)芳綸紙蜂窩的批量生產(chǎn)。蜂窩及芯材生產(chǎn)團隊有著和諧的工作氛圍和較強的凝聚力。團隊中,多名成員是國內(nèi)蜂窩制造技術(shù)的奠基人,從20世紀80年代國內(nèi)蜂窩材料開始研制時便一直從事蜂窩的研究生產(chǎn)工作,有著豐富的蜂窩生產(chǎn)經(jīng)驗和豐碩的研究成果,其嚴謹?shù)膽B(tài)度、踏實的工作作風(fēng)對中青年成員起到了極好的示范效應(yīng)。在團隊建設(shè)中,經(jīng)常舉辦“工作經(jīng)驗交流會”,團隊成員間的經(jīng)驗得以自由交流,工作中的問題得到及時充分的交流和啟發(fā),在寬松、和諧的氛圍中,實現(xiàn)團隊的整體進步。
 
 
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