变截面蜂窝夹层结构复合材料胶接工艺研究_汪亮
蜂窝夹层结构中胶粘剂的模拟和研究
2 模型的建立
211 胶粘剂有限元分析模型
胶粘剂中树脂的粘度对蜂窝的胶粘性能具有 较大影响 , 并决定着胶粘剂在有限元软件中模拟 的形态 。若粘度较高 , 胶粘剂对铝合金有很强的 浸润作用 , 在固化前将在蜂窝壁上爬升一段高度 , 树脂均匀分布在蜂窝与面板接触的上 、下表面 ,
第 6 期 张佳佳 等 : 蜂窝夹层结构中胶粘剂的模拟和研究
x 轴方向上的弹性模量为 : E1 = t l
3
θ co s
( h / l + sin θ )
2
Es
( 1)
y 轴方向上的弹性模量为 : E2 = t l
3
θ h / l + sin Es 3
co sθ
2
( 2)
2 个泊松比为 :
γ 12 =
co sθ ( h / l + sin θ ) sin θ
蜂窝夹层结构中胶粘剂的模拟和研究
张佳佳 , 何景武
(北京航空航天大学 航空科学与工程学院 , 北京 100083)
摘 要 : 提出了一套定量研究蜂窝夹层板中胶粘剂作用的方法 。从建立蜂窝芯 、胶粘剂和面板的板单元有限 元模型出发 , 用有限元软件计算了在线弹性范围内有胶粘剂和无胶粘剂蜂窝夹层板模型在受均布载荷情况下 的变形 , 并作了对比分析 , 指出了胶粘剂对夹层板的加强作用 , 为定量研究胶粘剂在夹层结构中作用的模拟 开辟道路 。同时对胶粘剂的剥离性能进行了研究 , 总结了影响胶粘性能的因素 。 关键词 : 胶粘剂 ; 复合材料层合板 ; 有限元 ; NASTRAN 中图分类号 : TG14 文献标识码 : A
γ s ≈ 0, γ 23 =
γ s≈ 0
[6]
对于铝制商用蜂窝而言 , 由 W ierzbicki 的方 法可得其塑性屈曲的坍塌应力 :
复杂曲面夹层结构复合材料制件成型工艺研究
复杂曲面夹层结构复合材料制件成型工艺研究作者：台元月卞航李春林薛向晨常海峰来源：《科技创新与应用》2016年第28期摘要：以复杂曲面大尺寸蜂窝夹层结构复合材料制件为研究对象，考察了复杂曲率形状的蜂窝夹层结构制件的成型工艺，以及不同共胶接工艺参数对复合材料制件质量的影响。
结果表明：对于等厚度、曲率变化大的蜂窝夹层结构，采用共胶接的成型方法成型内蒙皮时，采用卸真空的工艺会导致内蒙皮内部质量较差，而采用抽真空的工艺并选用合适压力的工艺方法，会保证内蒙皮成型质量好的同时又能满足蜂窝芯的抗压要求。
关键词：复杂曲面；复合材料；蜂窝夹层；空隙密集蜂窝夹层结构是一种特殊的复合材料结构，是由多层面板之间夹一层蜂窝芯子并用胶粘剂在一定压力和温度下复合而成的整体刚性结构。
因其具有弯曲强度大、抗剪切失稳能力强、重量轻的优势，被广泛应用于对性能和重量有特殊要求的航天、航空结构中。
随着复合材料技术的快速发展，复合材料在飞机结构中的运用越来越广泛[1]，其主要的一个目的就是为了减重。
采用整体成型大型复合材料可有效降低成本，减少紧固件和零件的数量，对整体减重有很好的效果[2]。
目前对实体复合材料整体成型技术的研究较多，针对蜂窝夹层结构整体成型的文献比较少，尤其对大型复杂曲面夹层结构复合材料整体成型的报导更少。
文章研究了某型号用设备舱口盖蜂窝夹层制件的研制，对不同固化工艺参数对夹芯结构制件质量的影响做了考察，为以后工程应用中研制各种规格、形状的夹芯结构制件提供了参考。
1 蜂窝夹层结构制件的结构、形状、材料及制造难点1.1 蜂窝夹层结构制件的结构、形状、材料蜂窝夹层零件外形尺寸为：4450mm×2500mm×760mm。
主要外形尺寸特点：尺寸大、型面复杂，主要由外蒙皮、胶粘剂、蜂窝芯、胶粘剂、内蒙皮和加强板及垫板组成，其中内外蒙皮面板材料为T300/BA9913预浸料，内外蒙皮铺层均为[-45/0/+45/90]s。
蜂窝夹层结构复合材料
1.1. 夹层结构一种复合构造的板、壳结构，它的两个表面由很薄的板材做成，中间夹以较轻的夹芯层。
前者称为表板，要求强度高；后者称为夹层，要求重量轻。
第二次世界大战时，为了充分利用木材资源，英国的“蚊式”轰炸机上就采用了全木质夹层结构。
一般夹层结构用于机翼、尾翼、机身、箭体、箭头、减速板、发动机短舱、隔音装置、防火隔板等。
与薄壁结构的薄蒙皮相比，夹层板的厚度大得多，抵抗失稳能力强，重量还可减小，而且表面光滑，气动外形良好。
但它的制造工艺复杂，工艺质量又不易检验，所以应用受到限制。
夹层结构表板的材料有铝合金、不锈钢、钛合金和各种复合材料。
夹层材料有轻质木材、泡沫塑料等，也可用金属材料或复合材料制成波纹板夹层或蜂窝型夹层（见蜂窝结构）。
夹层与表板一般用胶粘结在一起，也可用熔焊、焊接连接，形成整体。
在总体受力分析中，认为上、下两表板只承受表板面内的拉、压力和剪切力，不能承受弯矩和扭矩，而中间夹层只承受垂直于夹层中面的切力。
夹层结构与一般板壳结构受力分析的唯一差别在于挠度计算中除了考虑弯曲力矩产生的挠度外，还要考虑剪力的影响。
夹层结构的两表板之间距离较大，所以夹层结构的弯曲刚度比一般板壳结构大得多，失稳临界应力显著提高。
夹层结构自身不用铆钉，免除了钉孔引起的应力集中，提高了疲劳强度。
夹层结构与相邻结构的连接较为复杂，夹层本身的局部接触强度较弱，又需承受连接的集中力，因此必须妥善进行接头设计。
1.1. 类型、特点及应用类型：按面层分类：玻璃钢、金属、绝缘纸、胶合板、塑料板等按芯层分类：泡沫夹层结构、波板夹层结构、蜂窝夹层结构等。
特点：泡沫夹层结构的夹芯材料是泡沫塑料其质量轻、刚度大、保温隔热性能好。
但是强度不高蜂窝夹层结构的夹芯材料是蜂窝材料（玻璃布蜂窝、纸蜂窝、棉布蜂窝等）波板夹层结构波板夹层结构的夹芯材料是波纹板（玻璃钢波纹板、纸基波纹板和棉布波纹板）。
特点：制作简单，节省材料，但不适用于曲面形状的制品，质量轻、刚度大。
复合材料蜂窝夹层结构的优化设计
复合材料蜂窝夹层结构的优化设计摘要本文主要探讨了复合材料蜂窝夹层结构的优化设计方法。
首先介绍了蜂窝夹层结构的优点和应用领域，接着分析了其存在的问题和挑战。
然后，针对这些问题，提出了一系列优化设计方法，包括材料选取、蜂窝结构设计和界面优化等方面。
最后，通过具体案例分析，验证了所提出的优化设计方法的有效性。
1. 引言复合材料蜂窝夹层结构是一种在航空航天、汽车、建筑等领域广泛应用的先进结构材料。
其由两层面板夹持着一个蜂窝状的中间层，形成轻质且高强度的结构。
蜂窝夹层结构具有优异的性能，如高比强度、高比刚度、吸能能力强等，在许多领域都有广泛的应用。
2. 优点和应用领域蜂窝夹层结构具有以下几个优点： 1. 轻质高强度：蜂窝夹层结构由轻质面板和中间的蜂窝状结构组成，使其具有较小的自重和较高的强度。
2. 吸能能力强：蜂窝夹层结构中的蜂窝层具有吸能能力，能够有效地吸收冲击能量，提高结构的抗冲击性能。
3. 隔热隔音：蜂窝夹层结构中的蜂窝层具有较好的隔热隔音性能，适用于一些需要绝热隔音的场合。
蜂窝夹层结构广泛应用于以下几个领域： - 航空航天领域：蜂窝夹层结构在飞机、航天器等领域中被广泛使用，能够提高载荷能力和提高飞行性能。
- 汽车领域：蜂窝夹层结构可以用于汽车车身、底盘等部件，提高汽车的强度和安全性能。
-建筑领域：蜂窝夹层结构可以用于建筑的外立面、屋顶等部件，具有较好的隔热隔音效果。
3. 问题和挑战尽管蜂窝夹层结构具有许多优点，但仍然存在一些问题和挑战： 1. 材料选取：蜂窝夹层结构的性能与所选用的材料密切相关，如何选择合适的材料成为优化设计的重要问题。
2. 蜂窝结构设计：蜂窝夹层结构的性能也与其内部的蜂窝结构密切相关，如何设计合理的蜂窝结构是优化设计的关键。
3. 界面优化：蜂窝夹层结构中各层面板和蜂窝层之间的界面连接也对其性能产生影响，需要进行界面优化。
4. 优化设计方法针对以上问题和挑战，可以采取以下优化设计方法来提升蜂窝夹层结构的性能：4.1 材料选取在进行蜂窝夹层结构的设计时，需要选择合适的材料。
浅谈蜂窝夹层复合材料应用及成型工艺
浅谈蜂窝夹层复合材料应用及成型工艺■ 文/范雨娇1 王维维2 1.中国航空制造技术研究院 2.中航复合材料有限责任公司1 蜂窝夹层复合材料及其优势复合材料由于其优异的性能近年已备受关注。
蜂窝夹层结构是一种复合材料结构形式，通常由2层或多层蒙皮（也称为“面板”）之间夹以一层轻质蜂窝夹芯并采用胶黏剂在一定温度和压力下复合成一个整体刚性结构（见图1）。
其主要包括复合材料蒙皮材料、蜂窝材料和胶粘剂材料。
目前的蒙皮材料根据固化温度可分为高温、中温、常温材料，按照材料体系可分为环氧树脂体系、氰酸酯树脂体系及双马树脂体系等。
蜂窝材料包括纸蜂窝、铝蜂窝、Nomex蜂窝等。
胶粘剂按照固化温度不同包括常温胶黏剂、中温胶粘剂、高温胶粘剂等。
蜂窝夹层复合材料由所选用的蒙皮材料及蜂窝材料匹配胶粘剂材料进行设计，可以满足航空航天、汽车等领域的具体需求。
蜂窝夹层复合材料具备着复合材料的特点，并且由于其选用了蜂窝材料及其特殊的结构形式，也更扩宽了其应用的范围提升了其优势，蜂窝夹层复合材料具有以下特点：①质量轻，比强度高，尤其是抗弯刚度高，同等质量的蜂窝夹层结构复合材料其抗弯刚度约为铝合金的5倍。
②具有较高的表面平面度，且可以制备出形状复杂的曲面结构；可以制造成双曲、单曲面板，制成车辆零部件后拆装方便。
③可吸收震动能量，能够具备隔音降噪、减震等效果；蜂窝夹层结构复合材料，内部含有大量的密闭蜂窝孔格，其内部充满大量空气，而气体相比固体的传播介质，具有更为出色的隔音、隔热效果。
④具有复合材料的耐腐蚀、绝缘性和环境适应性。
⑤具有可设计性，可根据实际需要选取具有相应功能的材料，如防火、自熄、耐温等材料。
并可根据实际使用工况对材料的结构进行设计。
⑥优异的成型制造工艺性，可以满足各类形状复杂、稳定性要求高的零部件成型制造方法。
2 蜂窝夹层复合材料的应用2.1 蜂窝夹层复合材料在航天领域的应用蜂窝夹层复合材料由于其具有弯曲强度大、抗剪切失稳能力强、质量轻的优势，被广泛应用于对性能和重量有特殊要求的航天、航空结构中。
蜂窝夹层结构中胶粘剂的模拟和研究
（ 北京航 空航天大学 航空科学与工程学 院 ，北京 １０ ８ ） ００ ３
摘
要 ：提 出了一套定量研究蜂窝夹层板中胶 粘剂作用的方法 。从建 立蜂窝芯 、胶粘 剂和面板 的板单元 有限
元模型出发 ，用有限元软件计算 了在线弹性范围内有胶 粘剂和无胶粘剂蜂 窝夹层板模 型在受均 布载荷情 况下
间 ，并把它们用胶粘剂互 相粘接而成 的，如图 １ 所示 。蜂窝夹层结构作为一种特殊 的多孔复合材
料 已经广 泛 应 用 于航 空 、航 天 等 各个 领 域 。蜂 窝
夹层结构由于它具有较高 的比强度 、比刚度 和较 好 的隔热 、 隔 振 、耐 冲 击 等 优 点 ，而 成 为 航 空 、
的变形 ，并作了对 比分析 ，指出了胶 粘剂对夹层板 的加强作 用 ，为定 量研究胶 粘剂在夹层 结构 中作 用的模 拟
开辟 道路 。同时对胶粘 剂的剥离性能进行 了研究 ，总结 了影响胶粘性能的因素 。
关键词 ：胶 粘剂 ；复合 材料层合 板 ；有 限元 ；Ｎ Ｓ Ｒ Ｎ ＡＴＡ 中图分 类号 ：Ｔ ４ Ｇ１ 文献标识码 ：Ａ
ｗｉｈ ｐ ｎ ｌｗ ｔ Ｅ ｍｏ ｅ ｄ ｆｈ ｎ ｙ ｏ ａ ｄ ｉｈ ｐ ｎ ｌｗ ｔ ｄ ｅ ｉｅ ｂ ｏ ｕ ｉ ｇ Ｔ ｅ ｃ ａ ｅ ｉ ａ Ｆ Ｍ ｄ ｌｍａ ｅ ｏ ｏ ｅ ｃ ｍｂ ｓｎ ｗ ｃ ａ ｅ ｉ ａ ｈ ｓｖ ｙ ｃ ｍｐ ｔ ． ｈ ｈ ｈ ｎ ｄ ｆｒ ｔ ｎ ｏ ｅ ｐ ｎ ｌｗ ｔ ｎ ｉ ｏ ｔａ ｈ ｓｖ ｎ ｅ ｙ ｅｏ ｍａ ｉ ｆ ｈ ａ ｅ ｉ ａ ｄ ｗ ｔ ｕ ｄ ｅ ｉｅ ｕ ｄ ｒ ｓ ｍｍｅｒ ａ ｒ ｓ ｕ ｅ ｌａ ｏ ｔ ｈ ｈ ｔ ｃ ｌｐ ｅ ｓ ｒ ｏ ｄ， ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｇ ｉ ｎ ｏ ａ ｎ ｉ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｎ ｏ Ｆ Ｍ ｔ ｎ ｔｏ ｔ ｄ ｅ ｉ ｅ Ｗ ｅａｓ ｔ ｄ ｅ ｄ ｂ ｎ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｄ ｈ ｅ ｕ ｔ ｃ ｍｉ ｇ ｆ ｍ Ｅ ｗｉ ａ ｄ ｗｉ ｕ ｈ ｓｖ ． ｓ ｒ ｈ ｈ ａ ｌ ｓｕ ｙ ｔ ｅ ｏ ｄ ｎ ｒ ｐ ｒ ｅ ｆ － ｏ ｈ ｉ ａ ｈ ｓ ｅ ｔ ｅ ｅ ｆｃｏ ｓ ｔ ａ ｎ ｅ ｔ ｔ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｅ ｉ ｏ ｇ ｔ ｔｒ ｔｉ ｆｃ ｓ ｒ ｐ ｒ ｅ ． ｖ ｈ ｔ ａ ｈ ｉ ｉ
复合材料蜂窝夹层结构的共固化成型工艺研究_毕红艳
[摘要] 在分析了复合材料蜂窝夹层的外形和结构特点后，从零件材料、成型工艺、金相测试等方面对零件的制造工艺进行了详细的分析和研究。
针对蜂窝夹层共固化零件各制造环节的关键技术和加工难点，提出了相应的工艺解决方案。
关键词：蜂窝夹层结构 复合材料 共固化成型工艺[ABSTRACT] Based on the structure and shape of composite honeycomb sandwich,the manufacture technologies are detailedly studied and analyzed from material,process, metallographic atlas,et al.This paper aims at offering the proper technology to solve the problems in key points of the co-cure technique and the machining pro-cess.Keywords: Composites Honeycomb sandwich structure Co-cure process夹芯结构具有较高的减重效率，在各种军、民机雷达罩、舱门、副翼和舵面结构中广泛使用[1-5]。
为了降低复合材料制造成本，蜂窝夹层结构的共固化成型工艺越来越受到重视[6-7]。
对于夹层结构，设计的结构比较复杂，蜂窝需要在飞机上梁、框、肋等主体结构部位断开，导致加压不当，就会出现蜂窝大面积压塌的现象，造成制件的报废；采用共固化成型工艺的情况下，通过蜂窝传递面板的压力是不均匀的，再加上内外蒙皮往往为薄壁结构，导致上下蒙皮受力不均而出现大面积的孔隙密集，造成制件的报废。
为了成功的制造出符合设计要求的零件，我们对零件的制造工艺进行系统的研究和试验。
1 蜂窝夹层结构零件的结构、形状、材料及 制造难点1.1 蜂窝夹层结构零件的结构、形状蜂窝夹层零件如图1所示，主要有下蒙皮、胶黏剂（胶膜）、蜂窝芯、胶黏剂、上蒙皮组成[8]。
直升机共形天线复合材料蜂窝夹层结构成型技术研究
直升机共形天线复合材料蜂窝夹层结构成型技术研究
汪艳金;邱胜;唐义号
【期刊名称】《现代制造技术与装备》
【年(卷),期】2024(60)5
【摘要】一方面分析共形天线蜂窝夹层结构的特点和成型难点,另一方面通过铺层优化、辐射体表面处理、蜂窝预固化和共固化工艺参数调整等措施,提升共形天线
的质量。
产品试制表明,在成型U形结构共形天线时,先对蜂窝进行预成型,再将蜂窝、辐射体和蒙皮进行共固化,能够得到质量良好的共形天线,而且蒙皮、蜂窝和辐射体
之间不易脱黏。
同时,在共固化过程中设置合理的温度参数,能够有效降低产品的变
形量,保证其外观质量。
【总页数】3页(P74-76)
【作者】汪艳金;邱胜;唐义号
【作者单位】航空工业直升机设计研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN8
【相关文献】
1.复合材料蜂窝夹层结构J形梁共固化成型技术研究
2.U形复合材料蜂窝夹层结构成型技术研究
3.复合材料蜂窝夹层结构方向舵二次胶接成型技术研究
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复合材料蜂窝夹层结构胶接定量补偿技术研究
文章编号：2095－6835（2019）11－0079－01复合材料蜂窝夹层结构胶接定量补偿技术研究袁超（中国航空制造技术研究院复合材料技术中心，北京101300；中航复合材料有限责任公司，北京101300）摘要：复合材料蜂窝夹层结构在胶接过程中一般通过校验膜上的压痕判断胶膜补偿量，一定程度上依靠操作人员的主观判断，难以做到精确补偿。
主要研究了复合材料蜂窝夹层结构胶接定量补偿技术，以得到定量补偿结果。
关键词：复合材料；夹层结构；二次胶接；定量补偿中图分类号：TB332文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2019.11.028复合材料因其卓越的减重效果、高比强度和优异的抗疲劳特性，得到越来越广泛的应用，已成为航空航天领域重要的轻量化结构材料[1]。
复合材料蜂窝夹层结构是目前所知的最节省材料、具有最大强度重量比的一种结构性材料。
目前，复合材料蜂窝夹层结构已广泛用于飞机方向舵等次承力结构。
一般的复合材料方向舵常采用二次胶接工艺，二次胶接工艺是指将已固化的复合材料零件通过胶膜、发泡胶等与蜂窝、泡沫芯材进行胶接。
在胶接过程中，复合材料零件之间、蜂窝芯材与复合材料蒙皮之间都通过胶膜填充胶接在一起。
对于这些胶接面，一般通过胶膜补偿来填充胶接间隙，所以，胶膜的补偿对于胶接工艺至关重要。
1一般胶接过程在胶接过程中，为尽量保证胶膜在胶接面的精确补偿，一般会在胶接前采用校验膜对胶接面进行校验。
校验膜是一种具有一定厚度（一般厚度为0.25～1mm ）的一种耐高温高分子聚合物，具有一定柔性。
在校验过程中，复合材料零件及蜂窝会在校验膜上留下压痕，操作人员一般根据校验膜压痕判断胶接面贴合间隙，从而确定胶膜补偿量。
典型校验封装如图1所示。
校验工序完成后，典型校验膜校验结果及分析如图2所示。
图1典型校验封装示意图图2典型校验膜示意图对于校验膜上的褶皱区域，一般需要增加胶膜补偿，对于校验膜上的干涉区域，一般需要减少胶膜补偿量。
蜂窝结构复合材料的加工工艺和连接结构应用
蜂 窝结构 复合材料 的加工工艺和连接结构应用
陈 明 苏永 明
沈 阳 远 大 铝 业 工 程 有 限公 司 辽 宁 沈 阳 １ ０ ０ ０ ｏ １
摘要 ：本文着重对 于铝一铝复合材料 的制造工 艺技 术和可能发现的局部空 包不 良维修技术 ，作 一深入 解剖。并 简单介绍一些连接 解决方案结
构形式。 关键 词 蜂 窝铝 板
质 量 缺 陷
、
前 言
当今世界科技发 展迅猛 ，真真应验 了当年马克 思的预言 ： “ ０ ２ 世
三 、产品缺陷分析 与返修技术分析
１ ． 蜂窝复合板 主要缺陷状 态和成 因分析
（ １）一般情况下 的缺陷简 析
纪后期 的技术进步一天等 于２ 年 ”。无论是 哪个方而 只要提 出需要 的 ０ 产品似乎都 能很 快的问世 。但 是无论 什么产 品能符合使 用要求 、满 足 技术 基础之上 ，舍此 ，一 切产 品的 没计都将 可能成 为空想。
原 本 比较软薄 的两层 铝板 （ 常面板采用 Ｉ ｍ 通 ｍ 厚度 ，背板 根据使 就完全可 以发 现并及 时处置 ；
合板材后 ，具备 了满意的抗剪 、抗弯强 度和优 良的刚性 ，与采用单铝 力 （ 机械 的或热 力的 ）作用下发 生局部开 胶 ，这种状态缺 陷的成 因 比
板结 构 ，要求达 到同样 的强度 和刚性 ， 材料 （ 其 厚度 ） 消耗 至少需要 较 复杂 ，经分析 有产 品结构 设计 原 因 （ 例如 前面２３ ．ｂ ＿３２ 所言ｕ 结 ． 形 ～天 安装 增加 ３ ５ 。因此 ，根据 设计原 理 的分 析 ，这种特 殊性 能的优 化和提 构 ）、交付周期 过紧致 使在初 固化 Ｉ２ 内交货 ，此过程 的搬 运／ ￣倍 升 ， 键是源于着里 面的两层胶 结层的紧 固作用 ，产生 了桁格 薄壁结 引力造成 内部微损 ，以致在 进一步应 力作 用下发展成 明示缺陷 。 关
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艺 , 成型出高质量蒙皮 , 然后在蒙皮上贴附胶膜 , 再 压力易使蜂窝芯产生形变 。
和发泡胶 、蜂窝芯一起在模具上进行组合 ;最后根据
(2)温度的影响
蜂窝芯 、胶膜及发泡胶对温度和压力的要求制定胶
由于温度升高所引起的蜂窝芯力学性能下降是
接工艺 , 在热压罐中进行固化胶接 。
引起形变的原因之一 。
. 胶接成型工艺 RT抽真空 , 升温 , 逐渐加压并卸真空 ※180℃,
(5)图 5、图 6 所示为工艺改 变前后蜂窝芯与 后缘条拼接处无损检测结果对比 , 可以看到 , 在胶接 固化工艺过程中采用发泡胶预粘的工序 , 可以有效 避免胶接过程中出现的蜂窝位置滑移 , 解决了变截 面蜂窝夹层结构胶接件在成形过程中的蜂窝芯与后 缘条拼接处的形变问题 。
4 结 论
(1)对拼接蜂窝进行二次后处理工艺 , 提高了 蜂窝芯树脂的固化程度 , 增加了蜂窝芯各个方向的 承压能力 , 提高了蜂窝芯抗形变性 , 减少其在胶接过 程中的收缩变形 ;
以上几点原因均可能导致胶接过程中蜂窝芯局 部位置滑移 , 产生形变 。
在原来的固化工艺中 , 无法对在胶接过程中起 重要作用的发泡胶发泡过程进行有效控制 , 因此 , 有 必要对原胶接工艺进行改进 , 避免形变的发生 。
. 工艺改进
通过对形变产生原因进行分析 , 我们做了一系
列实验并对工艺进行了调整 , 结果如下 :
[ 6] 高俊刚 .硼酚醛树 脂的合 成与固 化机理 的研究 [ J] .化 工学报 , 1990, 48:411-414.
[ 7] 何筑华 .硼改性酚 醛树脂 在摩擦 材料上 的应用 [ J] .贵 州化工 , 1999, (3):11.
STUDY ON PROPERTIESOFBORONPHENOLICFORHIGH TEMPERATURESTRUCTURE CUIYi, LIUJing-lin, YANGMing
1 前 言
随着先进复合材料技术在航空航天领域的迅猛 发展 , 蜂窝夹层结构复合材料以其高强度 -重量比 、 高刚度 -重量比 、优良的抗疲劳性 、抗冲击性和可设 计性强等众多优点[ 1] , 在各种航空航天器的制造中 得到了广泛应用 , 其技术也日趋成熟 , 但是在其实际 制造加工过程中 , 仍然存在着许多的工艺问题 。
. 蜂窝夹层结构件制造过程流程图 图 1所示为蜂窝夹层结构件制造过程流程图 。
图 1 制造过程流程 图
. 蜂窝夹层结构成型方式 蜂窝夹层复合材料成型方式主要有三种 , 如表
1所示 。
表 1 常用蜂窝夹层结构复合材料成 型方式比较 [ 2]
成型方法 工艺程序
特点
适用范围
共固化 一次成型
芯层与面层粘接强
(2)增加蜂窝芯与后缘条的发泡胶预 粘接工 (下转第 70页 )
FRP/CM 2009.No.3
70
耐高温结构用硼酚醛树脂性能的研究
2009年 5月
[ 4] 何廷会 .高性 能酚醛 树脂 改性 研 究进 展 [ J] .化 工进 展 , 2001, (9):13-16
[ 5] 沈德言 .红外光谱在高分子研究 中的应用 [ M] .北京 :科 学出版 社 , 1982:91.
针对由于压力影响以及发泡胶在胶接过程中膨 胀不均导致的胶接变形问题 , 我们对固化胶接工序 进行了调整 , 改进后的制造过程流程见图 4。
图 4 改进后的制造过程 流程图
在蜂窝芯铣切加工工序之后增加了一道蜂窝芯 与后缘条的发泡胶预粘接工序 , 即预先使蜂窝芯 、后 缘条和发泡胶在一定温度下进行预粘接 , 使其在胶 接组件整体固化之前 , 成为一个整体 。
3 1092 1098 0.55 3 1246 1226 1.6 3 1098 1098
0
3 1231 1231
0
平均 1078 1085 0.68 平均 1246 1227 1.54 平均 1084 1085 0.06 平均 1230 1229 0.11
表 2所示结果表明 , 固化后的 Nomex蜂窝在经 过一次高温后处理后 W方向会出现明显的收缩现 象 , 收缩率为 0.8 ～ 1.6%, 而经过二次后处理 工艺
上下蒙 皮、
度高 , 制造周期短 , 制造 蜂窝芯 和胶 膜 按
成本 低 , 受 蜂窝 芯抗 压
顺 序 组 合 在 一 强度 限制 , 成型 出的 蒙 平 板
起, 蒙皮 的固 化 皮力学性能偏低
及形面 简
和面板 与蜂 窝 芯
单的制件
的胶接 固化 一 次
夹层内部质量不便
直接 检验 , 有缺 陷不 易
2 试验部分
. 主要原材料 试验所用主要原材料为树脂体系 , 双马树脂 , 北
京航空制造工程研究所 ;增强材料 , T300碳纤维 , 日 本东丽公司 ;蜂窝芯 , Nomex纸蜂窝 , 北京航空材料 研究院 ;胶膜 , 高温胶膜 , 黑龙江石化所 ;发泡胶 A, 高温发泡胶 , 黑龙江石化所 。
合胶接固化
影响最终制件的性能 较 大 的 各
种制件
分步固化 三次成型
一 面蒙 皮 先 固 化 成 型 ;其 上 每次成型后可进行 形 状 铺贴胶 膜和 蜂 窝 质量 检查 , 有问 题可 及 复 杂 的 制
芯 后 胶 结 成 型 , 时处理
件 ,例如 多
再与另 一蒙 皮 组
固化 次数 过 多 , 生 锥角机 头,
(3)蜂窝芯收缩 对于蜂窝芯来说 , 可能存在蜂窝表面树脂固化
保温 、保压 2h※自然冷却至 60℃以下出罐 。
程度不够的情况 , 反映在胶接过程中 , 一方面会降低
3 原因分析与工艺改进
变截面复合材料蜂窝夹层制件结构见图 2。
蜂窝芯各个方向的承压能力 , 另一方面表现为由于 温度升高所引起的 W向的明显尺寸收缩 。
. 胶接制件形变原因分析 (1)压力的影响 由于整个蜂窝夹 层复合材料制 件为变截面 构
造 , 因此 , 在热压罐成型过程中 , 蜂窝芯所受压力 F 可分解为一个蜂窝孔格方向的压力 f1 和一个 侧向 的压力 f2, 见图 3。 众所周知 , 对蜂窝芯而言 , 蜂窝
加发泡胶的用量 ;③发泡胶中发泡剂分布不均而引 起的局部过量发泡 。
2009年第 3期
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变截面蜂窝夹层结构复合材料胶接工艺研究
汪 亮 , 孙 玲
(中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 , 北京 100095) 摘要 :针对变截 面蜂窝夹层复合材料典型结构件在固化成型过程中出现缺陷的问题进行研究 , 并在原有的成 型工艺基础 上 , 对变形区域的材料特性及受力形式进行了分析 , 找出了在胶接过程 中可能产 生蜂窝位置 滑移 、造成局 部结构 变形的 原因 。 通过采用分步固化 、蜂窝芯二次后处理 、发泡胶预粘等工艺处理方法 , 有效解决了变截面蜂窝 夹层结构胶接件在成 型过程中的 形变问题 。 关键词 :蜂窝夹层结构 ;发泡胶 ;胶接 中图分类号 :V214.6 文献标识码 :A 文章编号 :1003 -0999(2009)03-0065 -04
后 , 蜂窝收缩率则小于 0.3%。 为了加强蜂窝芯抗形变能力 , 我们对蜂窝芯进
行了第 2次高温后处理 , 提高蜂窝芯树脂的固化程
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度 , 增加其各个方向的承压能力 , 从而减少了蜂窝芯 胶接过程中的收缩变形 。 3.2.2 改进后的胶接工序
为了确定预粘接工序温度 , 我们对发泡胶 A在 不同温度下的物理状态和膨胀率进行了实验比较 , 结果见表 3。
表 3 发泡胶 A不同温度下物理状态和膨胀率比较
温度 外观及 初始厚度 升温后厚度 膨胀率
/℃ 物理状态 /mm
/mm
/%
具有韧性
90 的固态
1.05
1.05
100
100 开始变软 1.05
(4)发泡胶的影响
①由于上下蒙皮位置限定 , 发泡胶在升温过程
中 , 体积膨胀会对蜂窝壁产生一个侧向的压力 , 易引
起蜂窝芯位置滑移 ;②蜂窝芯和后缘条在加工时产
生的误差会造成实际拼接缝隙并不完全吻合 , 为确
保蜂窝芯与后缘条的粘接性能 , 在某些部位需要增
图 2 变截面蜂窝夹层结构复合材料制件结构图
/mm /mm /%
/mm /mm /%
/mm /mm /%
/mm /mm /%
1 1071 1080 0.84 1 1240 1220 1.6 1 1080 1080
0
1 1223 1220 0.24
2 1070 1077 0.65 2 1253 1235 1.43 2 1075 1077 0.18 2 1236 1235 0.08
合 后 , 进 行 第 三 产周期长
雷达罩
次固化成型
针对我们所做的变截面 蜂窝夹层复合 材料制 件 , 其形状比较复杂 , 蒙皮质量要求高 , 内部胶接质 量要求高 , 同时 , 受蒙皮成型工艺与胶接工艺相差比
收稿日期 : 2009-01-21 作者简介 :汪亮 (1975-), 男 , 硕士研究生 , 工程师 , 主要从事复合材料制造工艺方面的研究 。
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变截面蜂窝夹层结构复合材料胶接工艺研究
2009年 5月
较大的限制 , 因此 , 我们采用了分步固化 、二次成形 高度方向具有较高的抗压强度 , 但蜂窝孔格的 W向
的工艺过程 。
和 L向则不具备较高的承压能力 。 因此 , 在胶接过
先根据预浸料对温度和压力的要求制定固化工 程中 , 由于外加压力所产生的对变截面蜂窝的侧向
在变截面蜂窝夹层复合材料典型结构件 (图 2) 研制过程中发现 , 当胶接组件采用热压罐法分步固 化二次成形时 , 所得制件外形出现了不同程度的塌 陷 (图 3)。针对这个问题 , 我们对胶接过程中出现 形变的原因进行分析研究并提出相应的工艺处理方 法 , 有效解决了变截面蜂窝夹层结构胶接件在成型 过程中的蜂窝芯与后缘条拼接处的形变问题 。