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时间:2019-02-04
《碳纤维环氧复合材料天线肋条的研制+-易迪拓培训》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、242<工程塑料应用》加工应用论文优近碳纤维/环氧复合材料天线肋条的研制+靳武刚(西北电子设备研究所,西安710065)摘要介招某通讯天线系统中碳纤维/环氧复合材料肋条的设计要求和制备路线,研究了材料的铺屉设计和固化工艺等,恻备的天线肋条达到了设计要求。关羹词琏纤堆/环氧£台材料,筋誉固化工艺、一rq随着我国通讯事业的发展,通信卫星日益显示出其重要地位。通信卫星上的通讯天线系统是其关键设备。为了提高通信卫星信号的收发效率,减少信号损失.对卫星天线的制造精度要求很高。卫星天线暴露在空间环境之中,天线材料和天线结构必须经受住空间环境的考验“1。卫星天线的肋条是天线
2、反射面结构中的重要构件,它的作用是为天线反射面提供精度依靠,对其精度及尺寸稳定性要求严格。由于天线肋条为薄而窄的长条形,型面为抛物柱面,采用复合材料制备时在产品设计、成型工艺等方面难度很大。据介绍薄板状制件的成型扭变已是一个难题,而对长宽比大的窄条型面精度要控制在0.2r∞(r.m.s),难度就更大了。针对上述状况,我们选择了具有高比刚性、高比强度、低线胀系数的碳纤维/环氧复合材料研制天线肋条,其树脂体系采用应用已较为成熟的酚醛环氧树脂。在研制中克服了重重困难,现已得到满足设计要求的制品。l天线肋条的性能要求1.1肋条的设计要求天线肋条为薄而窄的长条形,型面为
3、抛物柱面.其曲线按理论反射面的母线修正。肋条壁厚0.5ml,宽10m,长∞00Ⅲ。每根肋条重不能大于20g。设计型面精度0.2ⅡⅡn(r.m.s),绝对偏差小于IⅡlmo1.2碳纤维/环氧复台材料肋条主要性能要求(1)制件几何尺寸符合设计要求.表面平整光滑,厚度均匀;(2)碳纤维/环氧复合材料线胀系数小于1.5×10’6K~:(3)制成品贴模精度高,变形小于faun,精度达到0.2m(r.m.8);(4)碳纤维/环氧复合材料拉伸强度大于950MPa,拉伸弹性模量大于150cP且,弯曲强度大于950蜘Pa,弯曲弹性模量大于100GPa。2碳纤维/环氲复合材料肋条
4、的研制2.t制备方案的选择考虑到肋条为碳纤维/环氧复合材料薄板件,厚度为0.5Ⅲ.对强度、刚性、线胀系数有严格要求,所以选用厚度为0.125ⅡⅡn单向纤维预浸布手工铺层,并采用热压罐层压固化工艺。考虑到模压制备单件肋条不仅给模具的制造、铺层方法带来困难,而且极易造成肋条变形,故采用先制造宽度大的复合材料层压板材,然后按要求通过机械加工切割成窄条状,这样可以使同一批次的制品性能一致。2.2模具模具材料的选择原则是在保证制件精度前提下,尽量选择与复合材料的线胀系数相匹配的金属材料。否则,模具经历复台材料加热固化时的热膨胀变形而严重影响制件精度。高精度复台材料制件所
5、使用的模具材料有石墨、碳纤维复合材料、合金钢等“],考虑到该制件材料线胀系数小于1.5×10“K~,故模具材料选择了与其接近的4J32精密低膨胀合金钢,最终加工出抛物柱型面铺层成型模具,型面精度为O.03m。2.3肋条制备2.3.1主要原材料预浸料:M40高模量中强度碳纤维/648。酚醛环氧树脂单向纤维预浸布,北京航空材料研究所产;隔离膜:A4000P.美国Airtech公司产;吸胶布:B一100,美国Airteeh公司产;真空袭薄膜:[pplonWNl500.美国Amech公司产;脱模剂:Frekote700,美国Dexter公司产。*参加研究工作的还有符圣
6、旭、高建军原羲于《工程塑料应用)1999年第ll期靳武刚:碳纤维/环氧复合材料天线肋螽的研制243———_———————_—————_——’-—-————’——___—●’—-—-_—_----____’_______’_______’_______,____——_—-———————-—————●———————一2.3.2薄层压板制备5-艺流程手工铺层,热压罐层压固化工艺制各薄层压板的工艺流程见图l。【黼H嚣H戛釜H艘卜制品l贴预浸料lI封蓑ll成型l1加工l卅口口图l薄层压扳匍备工艺流程图2.3.3铺层设计和封装为了增加制件的刚性和强度采用单向纤维预浸布,预
7、浸料固化后单层厚度为0.125ram左右.层数为四层,采用正交对称铺层设计方案进行铺层,这种铺层不仅可有效防止制件扭变,而且在纵向横向都有一定的刚性和强度。其辅助材料的使用和真空袋封袋示意图见图2。卜一筷具;2--疆程料;3--隔再镬;4_真空袋;5-暧胶布圈2封装示意图2.3.4层压固化及工艺控制碳纤维/环氧复合材料的固化是热固性树脂复台材料制造工艺中一个关键环节,合理的固化工艺才能使材料性能达到设计指标,并且减少或消除固化过程中材料的热应力变形。试验表明,在其它工艺条件相同下,不同固化工艺成型的制件变形差别悬殊。由于模具热容很大,在加热过程中温度滞后严重,
8、模具与叠层料温度相差10一20屯,而加
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