Proces formowania kompresji worków z włókna węglowego i proces formowania infuzji próżniowej z włókna węglowego

Badania nad właściwościami i procesem produkcyjnym struktury kanapkowej o strukturze plastra miodu, jako specjalny porowaty materiał kompozytowy, mają historię ponad pół wieku. Ze względu na wysoką wytrzymałość i sztywność, dobrą izolację elektryczną, niską przewodność cieplną, wysoką przepuszczalność fali, izolację wibracji i odporność na uderzenie stała się niezbędnym materiałem na polach lotnictwa, lotnictwa, budownictwa statku, kolei, samochodów i konstrukcji. Drony, które produkujemy, są lekkie, mają dobrą manewrowalność i są wyposażone w zaawansowane urządzenia. Mają szeroki zakres wniosków zarówno w dziedzinie wojskowej, jak i cywilnej. Kadłuba, skrzydła i płetwy ogonowe są wykonane ze struktur kanapkowych o strukturze plastra miodu. Ta struktura kanapek miodu składa się z kompozytowych paneli z włókna węglowego oraz rdzenia o strukturze plastra miodu Nomex. Materiały tworzące wewnętrzne i zewnętrzne panele nadal wykorzystują własny włókno węglowe/epoksydowe prepreg. Ze względu na bardzo cienką konstrukcję paneli wewnętrznych i zewnętrznych, z tylko dwiema warstwami grubości tkaniny, a żywica epoksydowa jest systemem utwardzania średniej temperatury, nadaje się do zastosowania technologii formowania kompresji worków próżniowych i może przyjąć technologię utwardzania i łączenia CO.

1) Charakterystyka struktury kanapki miodu
Schematyczny schemat struktury kanapki miodu pokazano na poniższym rysunku. Wewnętrzne i zewnętrzne panele to 0. Cienkie cienkie płyty z włókna węglowego o grubości 25 mm, a kanapka to jednolicie grube rdzeń Nomex wycięty na plastry. Właściwości mechaniczne tej struktury kanapkowej zależą nie tylko od nieodłącznych właściwości panelu i materiału rdzenia, ale także od wydajności wiązania między panelem a materiałem rdzeniowym. Jednocześnie proces formowania znacznie przyczynia się do kompleksowej wydajności komponentu. Dlatego przyjęcie procesu formowania kompresji worków próżniowych wymaga jednoczesnego rozwiązania następujących czterech problemów technicznych:
(1) Środki kontroli jakości powierzchni dla wstępnie zaimpregnowanych części utworzonych niskociśnieniowych.
(2) Wybór materiałów struktury kanapkowej i ogólnych właściwości mechanicznych.
(3) Wydajność wiązania między panelem kompozytowym z włókna węglowego a interfejsem kanapkowym NOMEX.
(4) Kontrola masy składników struktury kanapkowej.

Jeśli chodzi o wybór materiałów, ważne jest, aby wziąć pod uwagę wymagania dotyczące wydajności komponentów dronów i czterech procesów tworzenia torby próżniowej wymienionych powyżej
Problemy techniczne określiły wybór następujących materiałów:
(1) Powłoka kleju powierzchniowego płomienia (regulowana kolor).
(2) Fabryka z włókna węglowego bez tkaniny 8=0. 125 mm, z zawartością kleju (40 ± 2)%.
(3) Materiał rdzenia Nomex: Aramid papierowy plaster miodowy, wstępnie impregnowany klej fenolowy, rozmiar porów 1.83 mm, 8=5 mm, p =
48 g/cm '.
(4) Core Core Film sycheza SY -24 c.

2) Formowanie przepływu procesu
(1) Przygotowanie pleśni.
Na etapie badań i rozwoju, aby skrócić cykl produkcji pleśni i obniżyć ceny, do formowania stosuje się formy z włókna szklanego, a powierzchnia formy poddawana jest obróbce polerowania wody. Aby upewnić się, że pleśń nie deformuje się, gdy jest stosowana w średniej temperaturze około 130 stopni, grubość pleśni z włókna szklanego wynosi ponad 20 mm, a stalowa rama służy do wzmocnienia tylnej części formy. Po oczyszczeniu powierzchni formy najpierw nałóż uszczelniający pasek kit, a następnie ręcznie nałóż środek uwalniania cieczy na powierzchnię formy. Jeśli najpierw zastosuje się środek uwalniający, spowoduje to, że pasek ketenowy nie przyklei się mocno do powierzchni formy.

(2) Spryskiwanie powłoki klejącej opóźniającej płomienie.
Aby kontrolować ciężar komponentów, panel struktury kanapki o strukturze plastra miodu jest bardzo cienki. Jeśli jest traktowany przez rozpylenie farby po formowaniu, panel zewnętrzny musi zostać wypolerowany w celu usunięcia resztkowego środka uwalniania, co może łatwo uszkodzić jakość panelu cienkościennego. Formowanie utwardzania ciśnieniowego odbywa się przez pompowanie próżniowe. Podczas procesu pompowania próżniowy panel zewnętrzny jest szczelnie naciskany na powierzchnię. Po uwolnieniu i rozegraniu próżni, ze względu na różne ciśnienia wewnątrz i na zewnątrz komórki plastra miodu, wcięcia komórek o strukturze plastra miodu powstają na cienkowym panelu zewnętrznym. Stosując zwykłą metodę malowania natryskowego, aby kontrolować wagę, do leczenia nie można zastosować zwykłej metody skrobania kitu. Nawet jeśli warstwa farby jest zagęszczona, wzór plastra miodu na powierzchni warstwy farby jest trudny do całkowitego wyeliminowania. Dlatego pod względem procesu przyjmuje się metodę bezpośredniego rozpylania powierzchniowo-rytmowej powłoki klejącej na formie zamiast malowania powierzchniowego.
Najpierw pokolaj powłokę klejącą płomienia-releardową zgodnie z wymaganiami produktu. Ilość zastosowanej powłoki klejowej powinna być wystarczająca, w przeciwnym razie może to powodować różnicę kolorów. Dokładnie wymieszaj żywicę, środek utwardzający i rozcieńczenie powłoki kleju według wzoru i równomiernie wymieszaj. W tym momencie powłoka kleju ma lepkość odpowiednią do rozpylania i wlewaj ją do ręcznego pistoletu rozpylającego w celu rozpylania. Grubość spryskanej powłoki klejącej powinna być kontrolowana między 0. 15 ~ 0. 2 mm, aby ciężar komponentu można było kontrolować, zapewniając, że powłoka kleju całkowicie pokrywa wcięcie miodu.
(3) Zewnętrzne formowanie paneli.
Płaszcz żelowy spryskuje się na powierzchni formy i umieszcza w temperaturze pokojowej. Po spryskaniu żelu na powierzchni formy układane są dwie warstwy wstępnie wyciętej tkaniny z wątroby z włókna węglowego, a następnie układ próżniowy jest bezpośrednio układany. Jak pokazano na rysunku, sekwencja układania materiałów pomocniczych jest następująca: uwolnienie, materiał klejowy, film izolacyjny, oddychający filc i folia torebki próżniowej. Po zakończeniu worków przeprowadzane jest wykrywanie szczelności próżniowej. Po potwierdzeniu, że nie ma błędów, pleśń jest wepchnięta do dużego piekarnika i podgrzewa się do pierwszego formowania zestalania.

Parametry utwardzania: Temperatura 125 stopni, czas utrzymywania 2 godzin, ciśnienie podciśnienia próżniowego powyżej 0. 09MPA. Aby kontrolować zawartość kleju w materiałach kompozytowych z włókna węglowego, należy dokładnie obliczyć ilość materiału pochłaniającego kleferz zgodnie z następującym wzorem:

W wzorze x ilość kleju pochłoniętej na jednostkę masy materiału kleju; W, ciężar materiału kleju; W. Waga wstępnie zaimpregnowanego materiału dla panelu zewnętrznego. Zewnętrzny panel musi być najpierw osobno wyleczony i uformowany, aby wszystkie jego obszary mogły wytrzymać ciśnienie próżniowe. Jeśli ułożone jest plaster miodu, a następnie ciśnienie jest przenoszone na zewnętrzny panelu przez materiał rdzenia o strukturze miodu, spowoduje to zjawisko wysokiego ciśnienia na ścianie plastra miodu i niskie ciśnienie na ścianach bocznych o strukturze plastra miodu i plastra, co poważnie wpływa na jakość tworzenia kanapkowego panelu o zużyciu obciążenia. Powłoka powierzchniowa i zewnętrzny panelu prepreg są wyleczone i tworzone w piekarniku, poprawiając siłę wiązania między nimi. Gumowa odzież może pokryć wgłębienia o strukturze plastra miodu na zewnętrznym panelu. Bogata warstwa powierzchni żywicy wypełnia również szczelinę między włóknami na powierzchni styku prepreg podczas formowania niskiego ciśnienia w nie gorących zbiornikach prasowych, dzięki czemu jej powierzchnia zewnętrzna jest gładka i płaska oraz poprawiając jakość powierzchni komponentów ciała.
Zastosowanie powłoki klejącej może nie tylko zastąpić proces powłoki wtórnej na powierzchni komponentów, zmniejszyć ciężar części ciała, ale także poprawić efekt opóźniający płomienie komponentów, wybierając powłokę klejącą płomienia-retardant.

(4) Układanie rdzenia o strukturze plastra miodu Nomex.
Zgodnie z grubością komponentów wybierz materiały z plastrami plastra miodu o równej grubości. Gęstość rdzenia o strukturze plastra miodu Nomex zapewniana bezpośrednio przez fabrykę plastra miodu po cięciu ma znaczący wpływ na właściwości mechaniczne. Dlatego konieczne jest wybranie arkusza o jednolitej gęstości i kolorze. Im mniejsza siatka rdzenia o strukturze plastra miodu, tym lepsza elastyczność zginania i bardziej zawierany przez niego materiał aramidowy, tym wyższa cena.
Po wyleczeniu panelu zewnętrznego należy go obniżyć do poniżej 50 stopni. Po usunięciu materiałów pomocniczych na formie użyj stalowej igły, aby zaznaczyć linię krawędzi rdzenia plastra miodu na wewnętrznej powierzchni. W tej chwili konieczne jest zapobieganie poruszaniu się zewnętrznym panelu. Połóż warstwę folii sumowej SY -24 wzdłuż linii krawędzi i połóż rdzeń miodu Nomex na folii klejowej. Rdzenie o strukturze plastra miodu powinny być w jak największym stopniu ułożone na całe kawałki. Jeśli trzeba ich splikać dwa kawałki, na twarzy końcowego splicingu należy umieścić wystarczającą ilość piankową gumową. Picjowe paski gumowe rozszerzy się z powodu ciepła i zestala się synchronicznie z wstępnie zaimpregnowanym materiałem i folią kleju, łącząc dwa rdzenie o strukturze plastra miodu w jeden. Ten typ kleju piankowego można również użyć do wiązania boków rdzeni plastra miodu z szkieletem ramowym.
Rdzeń miodu Nomex jest podzielony na kierunki L i W, jak pokazano na poniższym rysunku. Elastyczność plastra miodu wzdłuż kierunku W jest znacznie silniejsza niż ta wzdłuż kierunku L. Dlatego podczas układania plastra miodu kierunek L powinien znajdować się wzdłuż podłużnego kierunku drona, aby lepiej pasować do powierzchni formy. Użyj skrobaka do fazowania krawędzi rdzenia o strukturze plastra miodu pod kątem 45 stopni, jak pokazano na prawej figurze, aby utworzyć uszczelkę krawędziową w kształcie Z na krawędziach struktury kanapkowej, aby poprawić możliwość przetwarzania uszczelnienia krawędzi plastra miodu i poprawić wytrzymałość wiązania między rdzeniem o strukturze plastra miodu a wewnętrznym panelem.

(5) Formowanie utwardzania CO.
Po ułożeniu rdzenia o strukturze plastra miodu, wyczyść wszelkie pozostałe zanieczyszczenia od przetwarzania krawędzi i połóż dwie warstwy włókna węglowego na górze. Często podłącz krawędzie rdzenia plastra miodu z zewnątrz i zapobiegaj przemieszaniu rdzenia plastra miodu podczas umieszczania. Ponownie połóż układ próżniowy, jak pokazano na zdjęciu systemu kombinacji torby próżniowej. Tym razem nie umieszcza się materiału kleju, umożliwiając pewną ilość żywicy matrycowej w przygotowaniu do zwolnienia do plastra miodu i wspinanie się na ścianę plastra miodu, aby utworzyć grudki kleju, zwiększając siłę wiązania między plastrem miodu a panelem wewnętrznym. Po wykryciu szczelności próżni wepchnij pleśń do piekarnika i podgrzej ją, aby uzyskać drugie formowanie zestalania. Po utwardzaniu, aby zapobiec deformacji termicznej, komponenty są uszczelnione próżniowo i chłodzone do temperatury pokojowej w piecu, a następnie próżnia jest zatrzymywana w celu usunięcia próżniowych materiałów pomocniczych. Po zdemolowaniu części przeprowadzany jest proces cięcia pozostałości krawędzi.
Przyjęcie dwuetapowej metody produkcji struktur kanapkowych o strukturze plastra miodu zmniejszyło koszty. Podczas procesu utwardzania CO panel zewnętrzny jest wstępnie utworzony w pierwszym kroku, aby zapewnić jakość zewnętrznego panelu i jakość powierzchni składników korpusu. Zewnętrzny panel jest związany z rdzeniem o strukturze plastra miodu poprzez folię klejącą, która ma wysokie właściwości mechaniczne i zapewnia wydajność obciążenia zewnętrznego panelu.
Wewnętrzny panel prepreg tworzy depresję pod ciśnieniem próżniowym, a jego ogólny kształt jest pofałdowany, co powoduje znaczny spadek właściwości mechanicznych. Nie ma folii klejowej między plasterką miodu a wewnętrznym panelem, a siła skórki nie jest zbyt wysoka. Jednak siła wiązania między panelem wewnętrznym a plastrem miodu może zapewnić stabilność struktury kanapkowej i spełniać wymagania sztywności komponentów.
Projektując cienkościenną strukturę panelu i ściśle kontrolując zawartość kleju materiału kompozytowego, waga całej konstrukcji kanapkowej jest stosunkowo niski, co ma doskonały wpływ na kontrolę masy na bezzałogowe pojazdy powietrzne.
Proces formowania kompresyjnego worka próżniowego ma charakterystykę prostego cyklu formowania, niskiego kosztu i krótkiego produkcji. Łatwo jest utworzyć złożone bezzałogowe elementy strukturalne pojazdu powietrznego jako całości. Utworzone przez niego kompozytowe komponenty kanapkowe mają wysoką wytrzymałość i sztywność, które lepiej zaspokajają potrzeby bezzałogowych pojazdów powietrznych do lekkiej strukturalnej.

Proces formowania infuzji próżniowej
W ostatnich latach opracowano za granicą technologię formowania RTM (VARTM). W porównaniu z tradycyjnym procesem RTM, jego koszt formy można obniżyć o 50%~ 70%. Korzystając z tego procesu, w procesie formowania jest bardzo niewiele ochrony organicznych, w pełni spełniają wymagania ludzi dotyczące ochrony środowiska. Ponadto możliwość adaptacji formowania jest dobra, ponieważ pomoc próżniowa może w pełni wyeliminować bąbelki.
Proces formowania infuzyjnego próżniowego polega na bezpośrednim układaniu materiałów wzmocnionych suchym włóknem na formie i położeniu warstwy obierającej na materiałach wzmocnionych włóknami. Warstwa obierania jest zwykle cienką warstwą o niskiej porowatości, niskiej przepuszczalności włókienowej warstwy obierającej na niej wysoką przepuszczalność, a następnie owiniętą i uszczelnioną torbą próżniową.
System infuzji żywicy pokazano na poniższym rysunku. Forma jest owinięta i uszczelniona warstwą worków próżniowych, a pompa próżniowa jest pompowana do stanu podciśnienia. Różne warstwy pokazano na rysunku. Zwolnienie jest warstwą łatwej do rozrywki tkaniny o niskiej porowatości, siatka przewodnika przepływu jest średnim medium przepuszczalności, a rury z przewodem przepływu są rozmieszczone na tkaninie przewodnika przepływu. Żywica wchodzi do całego systemu przez rurkę wlotową i jest prowadzona w głównym kierunku przepływu żywicy przez rurkę prowadzącą. Sieć przewodnika rozkłada żywicę do każdego rogu warstwy, a po utwardzeniu szmatka uwalniająca jest oberowana, aby uzyskać warstwę konstrukcyjną o wysokiej gęstości i niskiej zawartości kleju.
1) Charakterystyka procesu formowania infuzyjnego próżniowego
(1) Zastosowanie technologii formowania infuzji próżniowej może znacznie zmniejszyć intensywność pracy pracowników i poprawić higienę pracy
Warunki.
(2) Ze względu na zamknięty charakter całego systemu oprzyrządowania ulepszono warunki pracy, narażenie operatora na szkodliwe substancje zostało zmniejszone, środowisko pracy zostało ulepszone, a działanie procesu jest proste.
(3) Pod względem wydajności produktu infuzja próżniowa może zmniejszyć porowatość produktu, skutecznie kontrolować zawartość żelu w produkcie i wytwarzać produkty, na które czynniki ludzkie są mniej dotknięte. Produkt ma wysokiej jakości stabilność i dobrą odtwarzalność.
(4) Widoczna jakość produktu jest dobra, przy czym ta sama grubość warstwy jest cienka i wysoka wytrzymałość, a wytrzymałość na rozciąganie jest zwiększona o ponad 20% w porównaniu do formowania ręcznego.
Proces formowania infuzji próżniowej jest procesem zamkniętym, kontrolowanym i ciągłym. Włókna mogą być wstępnie utworzone ze stabilnym użyciem materiału, a wysokiej jakości konstrukcje układu i kanapki mogą być wytwarzane bez potrzeby wysokiej inwestycji sprzętu.
Warunkiem udanego wlewu jest 100% szczelna pleśń, 100% szczelna system, żywica o niskiej lepkości oraz odpowiednia strategia i metoda infuzji.
Wymagania żywicy macierzy są następujące.
(1) Niska lepkość: ogólnie 150-300 pa · s jest optymalny. Jeśli lepkość jest wysoka, formowany produkt nie jest łatwy do równomiernego wypełnienia wnęki pleśni; Jeśli lepkość jest zbyt niska, łatwo jest nosić powietrze i powodować dziury w produkcie.
(2) Niski poziom uwalniania ciepła o niskim utwardzaniu: Gdy próżni tworzy większe i grubsze produkty, jeśli pik uwalniania ciepła jest zbyt wysoki, ciepło lokalne nie jest łatwo rozproszone, co może prowadzić do kokowania.
(3) Czas utwardzania: długość czasu utwardzania należy określić zgodnie z wytwarzanym produktem, a odpowiedni czas utwardzania jest korzystny dla skrócenia cyklu roboczego.
(4) Właściwości fizyczne: Wybrana żywica powinna mieć dobre właściwości mechaniczne, wysoką wytrzymałość na rozciąganie i zginanie, dobrą odporność na korozję i minimalne skurcz utwardzania.
(5) niedrogie, nietoksyczne i powszechnie pozyskiwane.
 

2) Zastosowanie technologii formowania infuzyjnego próżniowegoNa bezzałogowych elementach pojazdu powietrznego obejmują żebra wzmocnione w korpusie dronów, ściany wsporcze w skrzydle ogonowym i inne komponenty wykonane z materiału kompozytowego z włókna węglowego po obu stronach panelu, z płaską strukturą kanapkową składającą się z paneli warstwy lotniczej na środku. Proces formowania przyjmuje infuzję próżniową, a schemat jest najpierw utworzenie dużych płyt, a następnie przecięcie ich zgodnie z kształtem użycia. Ta metoda produkcyjna ma dobrą jakość komponentów produktu i wysoką wydajność produkcji. Podczas badań i rozwoju UAV materiał kanapkowy można zastąpić płytą piankową, a metoda formowania pozostaje niezmieniona.
3) Przepływ procesu formowania infuzji próżniowej
Formą formującą może być wykonana z aluminiowej płyty, płyty stalowej, szkła hartowanego itp. Użyliśmy płaskich aluminiowych pleśni i wypolerowaliśmy powierzchnię podczas procesu badań i rozwoju. Forma jest wyposażona w elektryczny system grzewczy w środku, który może kontrolować proces ogrzewania. Po oczyszczeniu powierzchni formy acetonem nałóż uszczelniający pasek kit, a następnie ręcznie pokonuj powierzchnię formy środkiem uwalniania cieczy. Agent zwolnienia przyjmuje półprzestępny typ, który można zastosować raz, aby utworzyć części więcej niż siedem razy, unikając akumulacji środka uwalniania spowodowanego powtarzaną powłoką i wpływając na jakość powierzchni produktu.
(2) Wybór materiału.
Materiał zbrojenia: szmatka z włókna węglowego 150 g/m.
Materiał matrycy: Lepkość układu zmieszana z żywicą epoksydową wynosi 300 cp.
Materiał kanapkowy: laminaty lotnicze lub płytki z pianki, takie jak PVC, PET itp.
(3) Układanie materiałów.
Podczas cięcia tkaniny z włókna węglowego użyj nożyczek, aby wyciąć ją bezpośrednio wzdłuż kierunku włókna. Na płycie warstwy lotniczej wiele małych otworów o średnicy 3 jest regularnie otwieranych do penetracji kleju, ułożonych w rozmiarach 50 mm x 50 mm. Może to nie tylko poprawić wydajność wlewu żywicy, ale także zwiększyć siłę wiązania między panelem a panelem kanapkowym.
Połóż siatkę z włókna węglowego płasko na płaskiej formie, a następnie umieść płytę warstwy lotniczej i połóż kwadrat z włókna węglowego na desce warstwowej
Płótno.
Przykryj cały obszar wewnątrz paska uszczelniającego poliestrową szmatką uwalniania i napraw za pomocą niewielkiej ilości super-wielofunkcyjnego kleju w sprayu 3M wyprodukowanym przez 3M firmy w Stanach Zjednoczonych.
(4) Instalacja systemu infuzyjnego.
Produkowana folia izolacyjna, siatka dywersją, rury dywersji, rurociąg wydechowy i folia torebki próżniowej w sekwencji. Metodę układania układu infuzyjnego pokazano na poniższym rysunku.

Użyj pompy próżniowej, aby ewakuować system do 0. 03MPA, zatrzymaj pompowanie, dostosuj folię torebki próżniowej i upewnij się, że folia próżniowa nie jest szczelna lokalnie, szczególnie w obszarach z wysokimi i niskimi krokami, takimi jak port żywieniowy, porty pompowania i krawędź produktu. Ręcznie dostosuj pozycję każdego materiału pomocniczego wewnątrz torby próżniowej.
Po dostosowaniu prostego systemu powietrza ewakuuj system do 0. Następnie wyłącz pompę próżniową i utrzymuj ciśnienie przez 10 minut, aż stopień próżni nie zmniejszy się przed kontynuowaniem procesu infuzji.
(5) Formowanie wtryskowe.
Przygotuj wystarczającą ilość środka żywicy i utwardzania, zważyć je w proporcji, równomiernie wymieszaj i umieść w pudełku defoamera do defoamowania próżniowego przez 10 minut, aby usunąć wszelkie powietrze, które można uwięzić podczas mieszania żywicy.
Umieść port zasilający w żywicy i otwórz rurociąg do wtrysku. Podczas procesu iniekcji port musi być zawsze zanurzony w żywicy, w przeciwnym razie będzie wdychać dużą ilość powietrza i spowoduje wady produktu.
Czas zamykania wlotu podawania powinien opierać się na przenikaniu żywicy na linii krawędzi części produktu.
Po wylaniu produktu jest wyleczany i włączony system podgrzewania pleśni, z temperaturą 80 stopni i czasem utrzymywania 60 minut. Podczas procesu ogrzewania należy zwrócić stałą uwagę na warunki utwardzania i nie powinno wystąpić wyciek powietrza; Zawsze testuj temperaturę powierzchni produktu, aby zapobiec agregacji wybuchowej.
Po wyleczeniu produktu testowana jest twardość. Gdy wartość twardości osiągnie 80 lub więcej, wszystkie materiały pomocnicze na produkcie z włókna węglowego można usunąć. Użyj plastikowego trójkątnego klina, aby wstawić materiał z krawędzi produktu, podważyć go i usuń produkt z formy. Uważaj, aby nie uszkodzić powierzchni formy i powierzchni produktu.
Narysuj kształt komponentu za pomocą oprogramowania AutoCAD i umieść go na platformie cięcia WaterJet do automatycznego cięcia. Wymiary komponentu są precyzyjne, a krawędzie są gładkie.