Z-Pin∕RTM成型工艺影响因素分析及工艺研究

《Z-Pin∕RTM成型工艺影响因素分析及工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、专题sPEc眦To眦Z—Pin／RTM成型工艺影响因素分析及工艺研究AnalysisoftheEffectofControlVariablestotheZ-Pin／RTMMoldingProcess中航复合材料有限责任公司马金瑞黄峰赵龙吴刚张宪华卓鹏【摘要】分析了Z．Pin技术在复合材料RTM成型工艺中应用时需控制的关键因素，并采用z．Pin／RTM工艺成型复合材料工字梁典型件进行工艺研究：结果表明，采用z．Pin／RTM工艺成型后的复合材料典型件具有良好的外观和内部质量，该研究结果为早日实现z．Pin技术在飞机

2、结构上的应用提供了参考。关键词：z．Pin复合材料RTM【ABSTRACTlThemaincontrolvariablesofZ—Pinprocess，usedinRTMcompositesmanufacturingprocess，areanalyzed．Thel-beamstructureisusedinanalyzingtheZ—Pin／RTMprocess．TheresultsshowthatthespecimensafterZ-Pinshowexcellentsurfaceandinnerquality．

3、ThisresearchistheearlierstagestudyofZ-Pinprocesswhichcouldbeusedinrealaircraftstructureinthe向ture．．Keywords：Z-PinCompositesIrrM近年来，为了改善传统复合材料层问性能差、界面连接强度低、冲击损伤容限低和制造成本高等特点，国内外在韧性树脂体系开发与z向增强技术Il。1(缝合、编织和z—Pin等)等新材料和新工艺方面开展了大量的研究工作。其中，Z—Pin技术以其质量轻、成本低、T艺操作简单、整体

4、化程度高与界面连接强度高等优势，在国内外得到重视和应用。但是，目前此项技术研究主要集中在增强预浸料和陶瓷基复合材料方面15-6]。中航复合材料有限责任公司是国内率先开展z—Pin增强干态纤维叠层研究，并结合RTM工艺成型复合材料的研究机构。Z—Pin／RTM成型工艺主要有以下优势：(1)具有较好的结构适用性，可一次性制备成型具有非开敞结构的复合材料构件；(2)Z—Pin工序可以在零件成型工装上进行，无需借助专用的操作台。本文分析了z—Pin技术在复合材料RTM成型工艺中应用时需控制的关键因素，通过对非开敞结构的工

5、字梁典型件的研制，验证了Z—Pin／RTM成型工艺的可行

6、生。1Z—Pin，RTM成型工艺影响因素分析从工艺角度来讲，z—Pin／RTM成型工艺包括z—Pin增强预成型制备工艺和z—Pin增强复合材料RTM成型118航空制造技术·2014年第15期工艺。1．1Z—Pin增强预成型体制备工艺Z—Pin增强预成型体的设计取决于构件的结构设计，因此需针对构件的具体结构形式制定与其相适应的z—Pin增强预成型体制备方案。z—Pin增强预成型体的制备包括干态纤维的铺叠和z—Pin植人2大工序步骤。对液体成型工艺而言，采用的

7、纤维增强体刚开始是干态的，其预成型体的可操作性依赖于预成型体的刚性和整体性。在实际干态纤维铺叠过程中，需采用层间定位胶来提高纤维布的层问稳定性，然后采用预压实手段获得刚性纤维粘合体。目前，应用最广泛的z—Pin植人工艺为将坚硬的已固化的纤维／树脂复合物针状细棒(直径通常为0．2～0．6mm)植入未固化的层合板，使Pin针像钉子一样将层合板的各个子层固结在一起，如图1所示。该过程是采用专用的超声波枪(如图2)，将以正交的形式排布在泡沫载体中的Pin针(该中间产品称为为z—Pin预制体，如图3所示)植入未固化的层合板

8、，最后通过特殊刀具切除多余的长度并移除泡沫载体。影响z—Pin植入效果的主要因素有预成型体自身特性(结构形式、厚度、材龄、预压实程度)、植入静压力、植入速率以及超声波振幅等，同时这些因素在Z—Pin过程中是相互关联、相互影响的。(1)预成型体自身特性。预成型体结构形式、厚度、材龄和预压实程度都是预成型体自身特性，而这些特性最终影响到的是预成型体的刚性。由于Pin针直径很细，约为0．2～0．6mm，在Pin针植人过程中，为避免Pin针的屈曲和断裂，需降低预成型体的刚性；但当植人完毕去除泡沫层时，为降低刀具对Pin针

9、的剪切作用，避免Pin针产生倾斜角，则要求预成型体有一定的刚性，使Pin针在摩擦力的约束下，将叠层连接在一起。(2)植入静压力。在z—Pin技术中，要对Pin针施加一定的压力才能将其植人层合板中，压力过小不能顺利地进人材料内部，而压力过大会对Pin针造成损伤。植入静压力的选择取决于Pin针的长度和预成型体的自身特性。(3)超声波振幅。增大超声波枪的振幅可以实现№咖。。。。