航空复合材料结构件常用的成型方法
航空复合材料整体成型技术应用
航空复合材料整体成型技术应用（作者单位：哈尔滨飞机工业集团有限责任公司）◎郭璐璐整体成型技术的应用对以往的装配流程进行了简化，可以在较短的时间内完成零部件的装配作业，有利于提高生产制造效率，减少成本投入。
航空复合材料整体成型技术具有经济性、装配简单和翼身一体化等特点，要加强对这项技术的研究与应用，选择合适的整体成型技术方法，以此促进施工工艺的有效落实，保证这项技术应用的有效性，对航空制造业的进一步发展有着重要意义。
一、航空复合材料整体成型技术优点复合材料在多个领域中都得到了广泛应用，在大型机械设备制造中也能够取得良好效果，逐步向着大型化的方向发展。
大型化构件在应用期间方便装配作业，节省了施工时间，同时也可以避免多构件装配过程中存在的隐患问题。
航空复合材料整体成型技术应用优点比较多，主要体现在以下几个方面：1.经济性良好。
整体成型技术在应用期间能够利用多种连接方法将多种复合材料零件连接在一起，组成一个整体结构，这在一定程度上节省了装配时间，不需要进行零件对接，使得航空构件内部分段数量减少，航空设备的整体性得到了提升。
在成本投入方面，由于整体成型技术的应用省去了多个环节，减轻了结构重量，复合材料的用量也有所减少，节约了材料成本投入，具有良好的经济性特点。
2.便于装配工作的顺利开展。
航空产品的内部结构较为复杂，组成的零件数量和种类比较多，以往在进行装配时需要的紧固构件有几十万个，装配人员的工作量比较大，同时，容易出现监控管理不到位的情况，无法保证构件之间连接的有效性，所以存在一定的质量隐患。
复合材料整体成型技术的应用能够将多种零件形成一个整体，使装配期间使用的紧固构件缩减到几千个甚至几百个，便于装配工作的顺利开展，节省了装配时间，方便了装配期间的管理与控制工作。
原有的航空制造中，装配期间需要使用专门的工具设备对构件进行打孔操作，在此期间要保证孔的精度和质量。
另外，为了对电化腐蚀现象进行有效控制一般都会用湿化装配方法，这种方法所需的资金量比较大，增加了设备制造成本。
复合材料结构及其成型原理
碳纤维复合材料(西北工业大学机电学院, 陕西西安710072) 摘要：碳纤维复合材料与金属材料相比，其密度小、比强度、比模量高，具有优越的成型性和其他特性，具有极大的发展潜力。
本文介绍了碳纤维复合材料的特点及其应用，总结了碳纤维复合材料的成型工艺及每种成型工艺的特点，并从材料和成型两个方面指出了它的发展方向。
关键词：复合材料；碳纤维；成型工艺；工艺流程Carbon Fiber Reinforce Plastic(School of Mechatronics , Northwestern Polytechnical University, Xian710072, China)Abstract: Compared to metals, carbon fiber reinforce plastic has great potentialfor development with lower density, higher specific strength and modulus, and excellent moldability and other characteristics. This article describes the characteristics and applications of carbon fiber reinforce plastic and sum up the manufacturing process of carbon fiber reinforce plastic and their characteristics. Finally, this article points out the development of carbon fiber reinforce plasticfrom two aspects: material and manufacturing proces.sKey words: composites; carbon fiber; manufacturing process; process1引言纤维增强塑料是工程塑料应用的一种重要形式，而碳纤维复合材料就是其中的佼佼者，它以其所具有的低密度、高比强度、高比模量和优越的成型性和其他物理、化学特性在军事、航天、航空、电子等领域被广泛地应用，具有极大的发展潜力。
航空复合材料的分类，工艺技术以及在航空领域的应用情况研究
航空复合材料的分类，工艺技术以及在航空领域的应用情况研究近几十年来，随着复合材料技术的进步，复合材料因在航空领域的广泛应用，继铝、钢、钛等金属材料之后成为四大航空基本结构材料之一。
用复合材料去带取代传统的机械金属结构能够减轻20%~30%的结构重量，减低飞机制造成本。
本文通过研究了航空复合材料的分类、制造航空复合材料的工艺技术、复合材料在航空领域的应用情况等角度分析航空复合材料的性能特点在飞机上的应用，复合材料的制备技术对航空结构的影响、航空复合材料在飞机上的应用发展情况。
关键词：航空；复合材料；航空运用；研究一、航空复合材料1.1树脂基复合材料树脂基复合材料，具有良好的化学稳定性、超高韧性和高耐热性；碳纤维是一种基于有机聚合物的纤维增强材料，具有质量轻、强度高、韧性强、机械性能优良等优点，是一种能够灵活设计结构的理想材料。
1.2陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是一种耐热结构复合材料，具有高强度、比重大、体积小、抗氧化、耐高温性能好、热膨胀系数低、抗腐蚀能力强，其缺点是受力易产生裂纹，脆性大[1]。
通过采用高强度、高弹性的纤维和基体复合，得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料能够解决应力状态下会产生裂纹的问题。
硼化物陶瓷基复合材料具有优异的性能，如熔点高、硬度高、导热率高等，广泛应用在超高温的发动机部位，美国空军将其应用在液体火箭发动机高温静止部件上[2]。
二、航空复合材料技术随着飞行器向更高、更快、智能化、无人化、低成本化演变，航空复合材料技术研究的目标是扩大复合材料在航空结构中的应用范围，以尽可能低的使用成本生产高性能的航空零部件。
复合材料制造技术的不断突破和性能不断提高在解决复合材料过高的制造成本起着重要作用，这是目前复合材料在应用上的一个大难题。
复合材料的制造技术分为以下几种。
2.1零件成形技术（1）树脂传递模塑成型技术（RTM）自上世纪90年代之后，已经开发了应用于高强度主承力结构技术的低成本制造技术，如今已应用在F-35战斗机的垂尾上。
复合材料结构特点、设计要点以及成型方法
复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点。
复合材料在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域有着广泛的应用。
本文将重点探讨复合材料的结构特点、设计要点以及成型方法。
一、复合材料的结构特点1.1 高强度：复合材料由于是由不同材料组合而成，可以充分发挥各种材料的优点，因此具有很高的强度。
比如碳纤维复合材料的强度是钢的几倍。
1.2 轻质：由于复合材料多为聚合物基体和增强材料组成，因此具有较低的密度，重量轻，适合用于要求重量轻的场合，比如航空航天领域。
1.3 耐腐蚀性好：复合材料多数是无机非金属材料与有机高分子材料的复合，因此具有良好的耐腐蚀性，可以在恶劣环境下长期使用。
1.4 难以加工：复合材料的工艺性和加工性较差，需要采用特殊的加工技术和工艺流程。
二、复合材料的设计要点2.1 结构设计：在设计复合材料结构时，需要充分考虑材料的性能和特点，合理设计结构，提高材料的使用效率。
2.2 成型工艺设计：不同的复合材料有不同的成型工艺，需要根据具体的材料性能和工艺流程来设计成型工艺，以保证产品质量。
2.3 自动化设计：现代复合材料加工已经向着自动化方向发展，因此设计时需要考虑如何实现自动化生产。
2.4 环境友好设计：在设计复合材料产品时，需要充分考虑材料的回收性和再利用性，采用环保的材料和工艺。
三、复合材料的成型方法3.1 手工层叠成型：手工层叠成型是一种常见的复合材料成型方法，通过人工将增强纤维层叠在一起，再浸渍树脂，最后经过固化得到成品。
3.2 压模成型：在压模成型中，复合材料预先放置于模具中，然后通过压力和温度的作用，使树脂固化，最终得到成品。
3.3 真空吸塑成型：真空吸塑成型是将复合材料覆盖在模具表面，然后利用真空负压使其贴紧模具表面，并通过加热固化得到成品。
3.4 自动化制备：随着自动化技术的发展，复合材料成型也越来越多地采用自动化制备技术，如自动化层叠机、自动化压模机等。
热压罐成型法简介
09.11.101 概述热压罐(HotAirAutoelave或简写Atitoelave)是一种针对聚合物基复合材料成型工艺特点的工艺设备，使用这种设备进行成型工艺的方法叫热压罐法[崔盛瑞]。
热压罐成型法是制造连续纤维增强热固性复合材料制件的主要方法[戴夫]，目前广泛应用于先进复合材料结构、蜂窝夹层结构及金属或复合材料胶接结构的成型中[何颖]。
材料成型时，利用热压罐内同时提供的均匀温度和均布压力而固化，所以可得到表面与内部质量高，形状复杂，面积巨大的复合材料制件.我国的西安飞机制造公司于八十年代末同德国的肖尔茨机械工程公司公司联合设计分体加工制造了国内航空工厂最大规格的热压罐。
[崔盛瑞]2 热压罐成型法简介[马军]热压罐成型法是目前国内外广泛采用的工艺方法之一，主要用于大尺寸、外形较复杂的航空、航天FRP构件的制造，如蒙皮件、肋、框、各种壁板件、地板及整流罩。
热压罐成型法也有一定的局限性，结构很复杂的构件，用该方法成型有一定困难。
同时此法对模具的设计技术要求很高，模具必须有良好的导热性、热态刚性和气密性。
基本原理将预浸料按铺层要求铺放于模具上，并密封在真空袋中后放入热压罐中，经过热压罐设备加温、加压，完成材料固化反应，使预浸料坯件成为所需形状和满足质量要求的构件的工艺方法。
工艺特点热压罐成型法是FRP构件的最常用成型方法，可成型夹层结构件和层压板构件，也可成型组合构件和胶接构件。
目前适用于热压罐中温成型复合材料的模具主要有以下几种[何颖]:铝模具、钢模具、碳纤维/环氧树脂复合材料模具。
总的来说,对于尺寸精度配合要求较高、而且产量不大的复合材料构件可用碳纤维/环氧复合材料模具;对于尺寸精度要求不太高的构件或平板产品,铝制模具最为适用;当产品批量大,尺寸精度要求较高的构件,选择钢制模具最为经济、实用。
基本工艺参数[崔盛瑞]复合材料基体树脂的固化、除了与树脂的分子结构有关，还与其他组分(固化剂、交联促进剂等)有关.外界条件—温度、压力和时间因素对固化成型起着重要的作用，通常称这三个因素为工艺参数.就目前国内国外树脂体系固化所需压力而言，除聚酸亚胺类外，固化压力一般在的范围内[3].用于复合材料成型工艺的热压罐其使用压力一般小于，属于二类低压容器.从成型工艺的角度来看，基体树脂从线型结构转变成三维网状结构的全部历程可分为三个阶段:流动阶段，凝胶阶段和固化阶段，而且这一过程均是处在一定温度下进行的.根据文献〔3〕,〔6〕报道，国内重要的航空结构用复合材料基体树脂的固化温度最高在180士5℃的范围.将热压罐的最高使用温度设定在250℃是适宜的。
一文看透飞机蒙皮成形术
⼀⽂看透飞机蒙⽪成形术蒙⽪是飞机的重要组成部分，它就像飞机的“⽪肤”⼀样，属于飞机的外形零件。
早期的低速飞机蒙⽪是布质的，机⾝都是⽤⽊质结构。
⽽如今飞机结构上使⽤最多的是铝合⾦蒙⽪，不过，在未来复合材料将成为飞机蒙⽪材料的⾸选。
早期布质蒙⽪飞机现代的全⾦属飞机波⾳787飞机采⽤的复合材料蒙⽪蒙⽪零件占有⾊⾦属钣⾦件的5%左右。
由于表⾯直接与⽓流接触，要求表⾯光滑、⽆划伤。
⼤多的蒙⽪机构尺⼨⼤，相对厚度⼩，刚性差，外形要求准确。
随着飞⾏速度与载重量的增加，蒙⽪的尺⼨与厚度也不断加⼤。
蒙⽪需要像⽪肤般顺滑按照外形特点，蒙⽪可分为单曲度蒙⽪、双曲度蒙⽪和复杂形状蒙⽪3种类型。
单曲度蒙⽪：这类零件只在⼀个⽅向上有曲度，形状较简单，在飞机的机翼、机⾝等剖⾯段上应⽤较多。
变形属于单纯的弯曲，⼀般采⽤压弯和滚弯⽅法成形。
单曲度蒙⽪双曲度蒙⽪：这类零件在两个⽅向上都有曲度。
机⾝的⼤部分零件、进⽓道等都属于双曲度蒙⽪。
双曲度蒙⽪主要成形⽅法是拉形。
双曲度蒙⽪复杂形状蒙⽪：形状不规则，如翼尖、整流包⽪、机头罩等。
这类零件多采⽤落压⽅法成形。
飞机上复杂形状的蒙⽪既然谈到了成形⽅法，那就介绍下蒙⽪成形的⼯艺⽅法。
压弯成形压弯成形是在闸压机床上对板材进⾏弯曲的⼀种⽅法，机床附有通⽤或专⽤的模具，利⽤凸凹模将板材逐段弯曲，适合成形单曲度蒙⽪和尾翼前缘蒙⽪。
压弯成形由上下模组成，上模下⾏与下模相互作⽤即可成形。
压弯成形⽰意图以V形件的压弯为例，简要说明下板料压弯时的变形过程。
板料压弯变形过程（1）⾃由弯曲阶段。
板料开始弯曲时，板料与上、下模具为三点接触，随着上模的压下，板料弯曲半径不断减⼩。
（2）接触弯曲阶段。
随着上模的不断压⼒，板料的弯曲变形程度加⼤，其弯曲半径和弯曲⼒臂也在不断减⼩，直到板料与下模完全接触。
（3）矫正弯曲阶段。
上模继续压下，板料的弯曲程度变⼤，此时板料和上模为三点接触，与下模是两点接触，其弯曲⾓度⼩于下模⾓度，这是板料由接触弯曲阶段向矫正弯曲过渡的阶段。
复合材料的成型工艺
复合材料的成型工艺图1：热固性复合材料最基本的制备方法是手糊，通常包括将干层或半固化片层用手铺设到模具上，形成一个积层。
图中展示的是自由宇航公司的技术员（佛罗里达州墨尔本）正在通过手糊工艺加工一个碳/环氧预浸料，将用于制造通用航空飞机部件。
资料来源：自由宇航公司在复合材料的加工成型过程中会使用一系列模具，用来给未成形的树脂及其纤维增强材料提供一个成型的平台。
手糊（hand layup）成型是热固性复合材料最基本的制备方法，即通过人工将干层或半固化片层铺设到模具上，形成一个积层。
铺层方式分为两种：一种称为干法铺层，是先铺层后将树脂浸润（例如，通过树脂渗透方式）到干铺层上的方式，另一种方式是湿法铺层，即先浸润树脂后铺层的顺序。
现在普遍使用的固化方式可以分为以下几种：最基本的是室温固化。
不过，如果提高固化温度的话，固化进程也会相应加快。
比如通过烤箱固化，或使用真空袋（vacuum ba g）通过高压釜固化。
如果采用高压釜固化的话，真空袋内通常会包含透气膜，被放置在经手糊的半成型制品上，再连接到高压釜上，等最终固化完成后再将真空袋撤去。
在固化过程中，真空袋的作用是将产品密封在模具和真空袋之间，通过抽真空对产品均匀加压，将产品中汇总的气体排出，从而使产品更加密实、力学性能更好。
图2：热压釜独有的高温和高压条件使其成为完成热固性树脂零部件的固化的重要工具。
控制软件的改进则能够帮助经营者提高35-40%的生产量。
同时，一些新的树脂配方正在开发当中，将通过低压固化处理。
图中是Helicomb国际公司（俄克拉荷马州塔尔萨）的一名操作人员正在使用高压釜进行固化处理。
来源：Helicomb国际公司许多高性能热固性零件都需要在高热高压的条件下完成固化。
但是高压釜（Autocl aves）的设备成本和操作成本都较昂贵。
采购高压釜设备的制造商通常会一次性固化一定数量的部件。
对于高压釜的温度，压力，真空和惰性气体（inert atmosphere）等一系列参数，计算机系统能帮助实现远程甚至无人监控和检测，并最大限度地提高该技术的利用效率。
航空用热压罐外固化预浸料复合材料的应用
航空用热压罐外固化预浸料复合材料的应用发布时间：2012-10-18 13:06:25目前，航空结构用复合材料主要采用预浸料和热压罐固化工艺制造。
尽管热压罐成型工艺制备的复合材料性能优异、质量稳定可靠，但其高昂的工艺成本一直被人诟病[1]，热压罐设备成本比相同容积的烘箱高10~100万英镑。
另外，高压固化增加了芯材塌陷和真空袋破裂的风险；零件尺寸受到热压罐尺寸的限制，不利于大型整体化零件的成型[2]。
因此，热压罐外固化（主要是指烘箱固化）预浸料成型技术应运而生。
热压罐外固化预浸料（Out-of-Autoclave Prepreg），也叫非热压罐固化预浸料（Non-Autoclave Prepreg 或V a c u u m - B a g - O n l y - C u r a b l e Prepregs），最早于20 世纪90 年代提出，此后欧洲和美国投入了大量精力用于研究热压罐外固化预浸料复合材料技术，一些支持项目如：欧洲的CASCADE（Civil Aircraft StructuralComposites Application, Development and Exploitation）、EFFICOMP（LowTemperature Cure Cost Effective C o m p o s i t e M a t e r i a l s f o r A i r c r a f t Structure using Out of Autoclave Processing）、ALCAS（Advanced Low Cost Aircraft Structure）、NGCW（Next Generation Composite Wing）和美国的LCS（Lightweight Composite Structures）[3-4]。
相对于传统的热压罐固化预浸料体系，热压罐外固化预浸料体系在烘箱内即可加热固化，大大节省了设备费用；而且采用烘箱固化时，固化工艺制度简单，只需要控制温度和真空度水平（一般热压罐外固化预浸料固化过程中都采用满真空）；烘箱的形状和尺寸更容易按零件大小要求定制，适合大型零件整体化成型。
复合材料拉挤+编织成型工艺介绍
复合材料拉挤+编织成型工艺介绍一、工艺简介复合材料拉挤+编织成型工艺是一种先进的复合材料制造技术，结合了拉挤工艺和编织工艺的优点，能够生产出高性能、高强度、高刚度的复合材料制品。
这种工艺可以广泛应用于航空航天、建筑、汽车、体育器材等领域。
二、工艺流程1. 准备材料：根据制品要求选择合适的增强纤维、树脂以及其他辅助材料。
2. 纤维编织：将增强纤维编织成预设的形状和尺寸，形成编织预制件。
3. 树脂注入：将树脂注入到编织预制件中，使纤维完全浸渍在树脂中。
4. 预固化：在一定温度和压力下进行预固化，使树脂初步固化。
5. 拉挤成型：将预固化的编织预制件通过拉挤模具进行拉挤成型，进一步压缩和排除多余的树脂。
6. 加热固化：在高温下进行加热固化，使树脂完全固化，形成最终的复合材料制品。
7. 冷却和后处理：将制品冷却至室温，并进行必要的后处理，如切割、打磨等。
三、优点和特点1. 高性能：复合材料拉挤+编织成型工艺可以生产出高性能的复合材料制品，具有高强度、高刚度、耐腐蚀等优点。
2. 结构紧凑：这种工艺可以生产出结构紧凑、轻量化的复合材料制品，适用于对重量有较高要求的领域。
3. 可设计性强：可以根据实际需求定制不同的编织预制件和制品尺寸，具有较强的可设计性。
4. 加工效率高：整个工艺流程自动化程度高，加工效率高，可大幅缩短制品生产周期。
5. 环保可持续：该工艺使用的材料多为环保型材料，废弃物可回收再利用，有利于环保和可持续发展。
四、应用领域1. 航空航天领域：复合材料拉挤+编织成型工艺可以用于制造飞机结构件、航天器部件等高性能复合材料制品。
2. 建筑领域：可以用于制造桥梁、建筑支撑结构等高性能复合材料制品，提高建筑物的安全性和耐久性。
3. 汽车领域：可以用于制造汽车车身面板、车架等部件，提高汽车轻量化水平和燃油经济性。
4. 体育器材领域：可以用于制造高尔夫球杆、滑雪板等高性能体育器材，提高运动员竞技水平和运动体验。
复合材料的多层结构设计
复合材料的多层结构设计在当今的材料科学领域，复合材料凭借其优异的性能在众多领域得到了广泛应用。
其中，多层结构设计是提升复合材料性能的关键手段之一。
通过巧妙地组合不同的材料层，我们能够实现单一材料难以达到的综合性能。
复合材料的多层结构设计并非简单的材料堆叠，而是一个精心规划和优化的过程。
它需要综合考虑多种因素，如各层材料的性能、厚度、界面结合强度等。
以航空航天领域为例，飞机的机翼表面需要具备高强度、耐磨损和抗腐蚀的性能。
为了实现这一目标，设计师们会采用多层结构，将高强度的金属层与耐磨损的陶瓷层以及抗腐蚀的涂层相结合。
在多层结构设计中，材料的选择至关重要。
不同的材料具有不同的特性，如强度、硬度、韧性、导热性、导电性等。
比如，碳纤维增强复合材料具有高强度和低重量的特点，常用于需要减轻重量同时保持强度的部件；而玻璃纤维增强复合材料则具有较好的耐腐蚀性和绝缘性，适用于在恶劣环境下工作的结构。
通过合理选择不同的材料，并将它们组合在多层结构中，可以充分发挥各自的优势，满足特定的应用需求。
各层的厚度也是设计中的关键因素之一。
层厚的选择直接影响着复合材料的整体性能。
较薄的层可以提供更好的界面结合和应力分布，但可能会增加制造的难度和成本；较厚的层则可能在一定程度上降低界面性能，但能够提高生产效率。
因此，需要在性能和制造工艺之间找到一个平衡点。
界面的设计也是多层结构复合材料中的重要环节。
良好的界面结合能够有效地传递应力，提高复合材料的整体性能。
界面的结合方式可以是物理结合，如机械嵌合；也可以是化学结合，通过化学键的形成来增强结合强度。
为了改善界面性能，常常会对界面进行特殊处理，如表面改性、添加中间层等。
多层结构的排列方式也会对复合材料的性能产生显著影响。
常见的排列方式包括平行排列、交错排列和梯度排列等。
平行排列可以在特定方向上提供较高的强度和刚度；交错排列则能够提高材料的各向同性性能；梯度排列则可以实现性能的逐渐过渡，减少应力集中。
航空模压成型工艺
航空模压成型工艺为追求轻质商用飞机，一个最新开启的前沿是飞机内部托架的轻质生产，其中许多托架根基上长型材形式的。
这些重要的但不经常被见到的飞机组装部件——C形通道、H形梁、U型剖面、L形和T形桁条、以及空心梯形桁条，长期以来根基上由铝制成的。
模压成型，一个与汽车和工业复合材料关系更紧密的加工工艺，将改变这种铝制托架的局面。
模压成型(CCM)，是一个自动的半连续加工过程，能够将增强的可作热压成形的输进料带进到模具中，然后制作有效的无限长的异形型材和平面板。
由一人操作，该计算机操纵过程生产产品的速度，与拉挤成型的生产速度接近，异形型材的生产速度高达40米/小时〔131英尺/小时〕，而平面板的生产速度高达91米/小时〔300英尺/小时〕。
左边为CCM异形型材生产线，右边为CCM平面板生产线。
这两条生产线根基上自动化的，由一人操作。
每一条生产线都具备电脑操纵喂料、挤压、切割和堆积功能。
不像热塑性拉挤成型，热塑性树脂在模具中被注进到干纤维中往，模压成型采纳的输进料，与航空环氧预浸料相似，是高均衡的、用高端热塑性塑料浸渍过的连续纤维增强材料，包括聚醚醚酮(PEEK)、PEKK、聚醚酰亚胺〔PEI〕和聚苯硫醚〔PPS〕。
关于非航空应用而言，聚丙烯〔PP〕和其他工程塑料是常见的基体材料。
由此产生的热塑性结构具备了航空级不的优质质量，不可用的局部通常少于1%〔已通过层压显微照片得到证实〕，而关于经热压处理的复合材料而言，要求不可用的局部少于2%。
Xperion公司差不多采纳模压成型工艺，为用于固定空客A330/A340飞机室内侧壁板的碳纤维/聚醚酰亚胺横杆扣件装置，制作长型材和托架〔如本图所示〕。
目前为止，商业产品的制作差不多使用碳纤维或玻璃纤维〔尽管他们能够由芳纶或其它纤维制成〕，其中包括高负荷结构构件，比方，用来固定空客A330/A340飞机室内侧壁板的碳纤维/聚醚酰亚胺横杆扣件装置。
CCM制造商XperionAerospaceGmbH公司〔位于德国黑尔福德〕表示，差不多生产出3万多个如此的扣件，这些复合材料扣件代替了传统的铝制扣件，重量减轻约50%，生产本钞票落低了21%，两年后，部件拒尽率将小于0.1%。
复合材料成型工艺
复合材料成型工艺引言复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，具有优异的力学性能和化学性能的材料。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、建筑和体育器材等领域。
复合材料的成型工艺对于最终产品的质量和性能起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的复合材料成型工艺。
压缩成型简介压缩成型是一种常见的复合材料成型工艺，其基本原理是在高压和高温下将材料固化为所需形状。
该工艺适用于制备具有较大平面尺寸和较简单形状的复合材料制品。
工艺步骤压缩成型的工艺步骤通常包括以下几个步骤：1.材料预处理：将所需的纤维和基体材料进行预处理，以去除杂质和增强其性能。
2.材料层叠：将预处理后的纤维和基体层叠在一起，形成所需形状的复合材料。
3.加热和压缩：将复合材料置于温度和压力控制设备中，进行加热和压缩，以使其固化为最终形状。
4.冷却和固化：完成压缩成型后，将产品冷却至室温，使其固化。
应用案例压缩成型常用于制备平板、管道和简单几何形状的复合材料制品。
例如，在航空航天领域，压缩成型工艺常用于制备飞机机身和结构件。
注射成型简介注射成型是一种适用于制备复杂形状的复合材料制品的成型工艺。
该工艺通过将预先制备好的复合材料注入到模具中，使其形成所需的形状。
工艺步骤注射成型的工艺步骤通常包括以下几个步骤：1.制备模具：根据产品的设计要求，制备出合适的注射模具。
2.材料准备：将纤维和基体材料按照一定比例混合，并加入适量的固化剂和添加剂。
3.注射成型：将混合好的复合材料注入到模具中，并施加一定的压力，使其填充整个模具。
4.固化和脱模：在恰当的温度下，使复合材料固化，并脱模得到最终产品。
应用案例注射成型常用于制备复杂形状的复合材料制品，如飞机翼、汽车车身和管道等。
这种工艺能够实现复合材料的高精度和复杂形状要求。
真空成型简介真空成型是一种利用真空吸力将预处理好的复合材料贴合到模具上，形成所需形状的成型工艺。
真空成型适用于制备较大尺寸的复合材料产品。
工艺步骤真空成型的工艺步骤通常包括以下几个步骤：1.制备模具：根据产品的设计要求，制备出合适的真空吸力模具。
复合材料成型工艺方法及优缺点分析
复合材料成型工艺方法及优缺点分析摘要：先进复合材料具有轻质高强、性能可设计、材料与构件一体等优异特性，广泛应用于航空航天装备领域。
复合材料的最终性能与使用效能，取决于原材料和成型制备技术。
为满足高纤维体积分数、高性能均匀性和高稳定性的“三高”要求，热压罐成型工艺已成为航空航天复合材料制备的首选技术。
但是，热压罐成型工艺也存在诸如生产效率低、成本较大、环境污染等缺点。
因此，对热压罐成型工艺的研究，应着重放在优化固化工艺路线，使其向着能源节约型、环境友好型、效率最大化方向发展。
关键词：复合材料；热压罐成型；方法在复合材料制件制造过程中由于环境、原材料缺陷、工艺规范和结构设计不合理等因素会产生各种缺陷，制造缺陷的存在严重影响了复合材料的性能和使用寿命，甚至还会导致复合材料制件的报废，造成重大经济损失。
因此，制造缺陷的控制技术是目前先进树脂基复合材料成型工艺领域的重要研究内容。
复合材料在航空航天领域的应用日趋广泛，热压罐成型工艺已成为航空航天领域复合材料主承力和次承力结构件成型的首选工艺之一。
影响复合材料构件热压罐固化成型质量的主要因素有由热压罐和工装系统构成的成型制造外部温度场、压力场及其作用时间，由构件复杂结构及材料相变特性构成分析了复合材料热压罐固化成形工艺。
一、复合材料成型工艺1、拉挤成型工艺。
复合材料拉挤成型工艺的研究开始于上世纪五十年代，到了六十年代中期，在实际生产中逐渐运用了拉挤成型工艺。
经过将近十年的发展，拉挤技术又取得了重大研究进展，树脂胶液连续纤维束在湿润化状态下，通过牵引结构拉力，在成型模中成型，最后在固化设备中进行固化，常用的固化设备有固化模和固化炉。
拉挤成型工艺的制品质量十分稳定，制造成本也很低；生产效率也很高能够进行批量化的生产。
2、模压成型工艺。
模压成型工艺是一种较为老旧的工艺，但是又充满不断创新的可能，具有良好的未来发展潜力。
该种成型工艺主要是在金属模内加入预混料，再对金属模进行加热，同时对金属模进行加压，从而使金属模内的混合料成型。
SMC复合材料
SMC复合材料简介SMC（Sheet Molding Compound）复合材料是一种由树脂、增强纤维和填料组成的预浸料，常用于制造各种结构件和零部件。
由于其优异的物理和机械性能，SMC复合材料在汽车、航空航天、建筑等行业中得到广泛应用。
组成和制备过程成分SMC复合材料的主要成分包括树脂、增强纤维和填料。
树脂通常采用环氧树脂、聚酯树脂或酚醛树脂。
增强纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
填料的种类多样，主要用于增加材料的强度和减轻重量。
常见的填料有硅酸盐、滑石粉、铝粉等。
制备过程SMC复合材料的制备过程主要包括以下几个步骤：1.配料：根据所需的物性要求，将树脂、增强纤维和填料按照一定比例混合。
2.喷涂：将配好的混合物喷涂在纸基或PE膜上，形成一层薄片状。
3.压制：将喷涂好的薄片放入加热压模中，施加一定的压力和温度进行压制。
4.固化：通过加热使树脂发生固化反应，形成硬化的复合材料。
5.切割和包装：将固化的复合材料切割成所需形状，并进行包装。
特性和优势高强度SMC复合材料具有很高的强度和刚性，能够满足各种工程应用的要求。
其强度甚至可以超过传统金属材料。
轻质相比于金属材料，SMC复合材料具有更轻的重量。
这使得它在汽车、航空航天等领域中被广泛应用，可以减轻结构的重量，提高燃油经济性和运载能力。
良好的耐腐蚀性由于SMC复合材料中的纤维和树脂具有良好的耐腐蚀性，这种材料可以在恶劣的环境条件下使用，例如潮湿、化学品接触等。
自由成型SMC复合材料可以通过热压模具成型，具有较高的自由成型性。
这使得它可以制造出复杂的形状和曲面结构，满足设计者的要求。
应用领域汽车工业SMC复合材料在汽车工业中得到广泛应用。
它可以制造汽车外壳、车身结构件、保险杠等，提高汽车的安全性和燃油经济性。
航空航天由于其轻质和高强度的特性，SMC复合材料在航空航天领域中被广泛应用。
它可以用于制造飞机结构件、内饰件、燃料箱等，减轻飞机的重量并提高其性能。
复合材料航空航天
航空航天用复合材料的研究现状、制备方法、原理和运用摘要：本文主要从复合材料的特点出发，针对在航空工业应用广泛的预形件成形和结构成形各项技术进行了全面系统的介绍。
并对其在航空航天中的应用情况以及发展难点和研发现状作了简要概述。
关键词：复合材料、航空制造、航空运用0.前言：复合材料（Advabced Composite Materirals ACM)成功地用于航空航天领域仅有20多年的历史，它具有比强度比模量高，可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能优越以及便于大面积整体成型等显著优点，显示出比传统钢、铝合金结构材料更优越的综合性能，在飞机上已获得大量应用，可实现飞机结构相应减重25%～30%，作为21世纪的主导材料，先进复合材料的用量已成为飞机先进性，乃至航空航天领域先进性的一个重要标志，是世界强国竞相发展的核心技术，也是我国的重点发展领域。
一．复合材料的概述1.1概念复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材两大类。
金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。
非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。
增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
1.2性能复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。
其特点是比重小、比强度和比模量大。
例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。
石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。
纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。
以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量。
碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐磨损，可用作发动机风扇叶片。
航空复合材料成型与加工技术
航空复合材料成型与加工技术摘要：复合材料通常是指由高分子材料、无机非金属材料或金属材料复合而成的一种新材料。
复合材料可定义为出两种或两种以上具有不同的化学或物理性质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的新材料，且各组分材料之间具有明显的界面。
具有重量轻、设计制造性能好、复合效应高等特点，以及比强度和比模量高、疲劳寿命长、抗腐蚀性能好等优点。
关键词：航空复合材料；成型；加工技术一、复合材料成型技术1.1自动铺放技术自动铺放技术主要有自动铺丝和自动铺带两种技术，这两种技术的共同点是都采用了预浸料，并能实现全自动化与数字化制造，高速高效。
自动铺放技术非常适用于制造大型复合材料结构件，在各种飞行器，尤其是大型民用飞机结构的制造中所占比重越来越大。
自动铺带技术的原材料是带隔离衬纸的单向预浸带。
切割、定位、堆叠和轧制均采用数控技术自动完成，并由自动铺带机实现。
多轴龙门机械手可用于完成胶带铺设位置的自动控制，核心部件——铺带头配备有预浸带输送和切割系统，可根据待铺设工件的轮廓自动完成预浸带预定形状的切割。
加热后，预浸料带在压辊的作用下铺设在模具表面。
该方法具有高质量、高效率、高可靠性和低成本的特点。
主要用于平面或低曲率弯曲部件或准平面复合材料部件的层压制造。
特别适用于大型复杂零部件的制造，减少了组装件的数量，节约了制造和组装成本，大大降低了材料的废品率和制造时间。
1.2热压罐成型热压罐成型工艺是目前复合材料结构件制造过程中应用最广泛的方法之一。
它利用热压罐内的高温压缩气体对复合材料坯料进行加热和加压，以完成固化目的。
热压罐主要由罐门及罐体、风机系统、加热系统、冷却系统、真空系统、压力系统、控制系统和安全系统等机械辅助设施组成。
在复合材料结构制品的固化过程中，按照工艺和技术要求完成制品的抽真空、加热和加压，以达到制品固化的目的。
热压罐成型具体工艺流程如下：第一步是材料准备，主要是预浸料，根据设计要求裁剪预浸料；第二步是模具准备，在铺放预浸料前需要用甲乙酮或丙酮等溶剂清洗模具的表面。
复合材料长桁共固化成型工艺
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复合材料长桁共固化成型工艺 的发展趋势与展望
发展趋势分析
高性能材料应用
随着高性能材料的不断研发，复合材料长桁共固化成型工艺将得到更广泛的应用，如碳纤 维、玻璃纤维等高性能纤维增强材料的普及，将为工艺发展提供更多可能性。
自动化与智能化
随着自动化与智能化技术的不断发展，复合材料长桁共固化成型工艺将更加自动化、智能 化，提高生产效率，降低成本。
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压力传感器
用于监测热压罐内的压力，确保 压力控制在合适的范围内。
搅拌棒
用于混合和搅拌复合材料原料， 确保材料均匀性和一致性。
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设备及工具的维护与保养
定期清洁模具，避免残留物影响成型质量。 定期对设备及工具进行保养，延长其使用寿命。
定期检查热压罐、真空泵等设备的运行状态，确保其正 常工作。
装配阶段
将不同材料按照设计要求进行装配，确保它 们能够正确地结合在一起。
后处理阶段
包括切割、打磨、检验等步骤，确保最终产 品的质量和性能符合要求。
工艺控制点及注意事项
材料选择
根据设计要求和实际需要选择合适的 材料，确保它们能够满足性能要求。
装配精度
在装配过程中要保证不同材料之间的 相对位置精度，以确保最终产品的质 量和性能。
发展
近年来，复合材料长桁共固化成型工艺不断取得新的进展，如新型预浸料和金属材料的开发、工艺参数优化、自 动化和数字化技术的应用等。这些发展进一步提高了复合材料结构件的制造质量和生产效率，为复合材料的应用 提供了更广阔的前景。
02
复合材料长桁共固化成型工艺 原理及流程
工艺原理
复合材料长桁共固化成型工艺是 将两种或两种以上的不同材料通 过共固化工艺结合在一起，形成
复合材料层合结构
复合材料层合结构复合材料层合结构是近年来广泛应用于航空、汽车、建筑等领域的一种新兴结构体系。
它由多层不同材料的薄板组成，通过层层叠加而成，具有优异的性能和应用潜力。
本文将介绍复合材料层合结构的定义、组成、制备方法以及应用领域。
一、定义复合材料层合结构是指由两个或两个以上不同材料组成的薄板按照一定的次序层层叠加形成的结构体系。
每一层材料可以是纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Composites, FRCs）或金属、陶瓷等材料。
层合板的厚度取决于应用需求，通常在0.1毫米到数毫米之间。
二、组成复合材料层合结构的组成主要包括面层、芯层和粘接剂。
1. 面层面层是复合材料层合结构的最外层，通常由高强度、刚度和耐腐蚀性能较好的材料构成，如碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Composites, CFRPs）或玻璃纤维复合材料（Glass Fiber Reinforced Composites, GFRPs）等。
面层的主要作用是保护芯层，并负责承受外部载荷。
2. 芯层芯层是复合材料层合结构的中间层，通常由轻质、具有吸能性能的泡沫材料或蜂窝结构材料构成，如聚氨酯泡沫（Polyurethane Foam）或铝蜂窝（Aluminum Honeycomb）等。
芯层的作用是提高结构的吸能能力和弯曲刚度。
3. 粘接剂粘接剂是复合材料层合结构的粘结介质，用于连接面层和芯层。
粘接剂应具有优异的粘接性能、耐腐蚀性和耐热性，常见的粘接剂包括环氧树脂、聚酯树脂等。
粘接剂的选用应根据结构的使用环境及要求进行合理选择。
三、制备方法复合材料层合结构的制备方法主要包括预浸法、手铺法和自动化制备法。
1. 预浸法预浸法是最常用的制备方法之一，也是制备高性能复合材料层合结构的主要方法。
该方法是将纤维预浸入树脂中，使其成为预浸料（Prepreg），然后按照设计要求将不同预浸料的层叠在一起，并通过热压、热固化等工艺将其固化成型。
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航空复合材料结构件常用的成型方法
航空工业，作为国家科技实力和工业水平的代表，始终在追求更高的性能和更轻的重量。
复合材料，作为一种先进的材料技术，在航空领域的应用日益广泛。
本文将重点探讨航空复合材料结构件常用的成型方法。
一、预浸料成型
预浸料成型是一种常用的复合材料成型方法，它首先将纤维和树脂预先制成片材，然后在一定的温度和压力下将片材压制成所需的形状。
预浸料成型的优点在于其可重复性强，产品质量稳定，适合大规模生产。
二、热压罐成型
热压罐成型是一种利用热压工艺将预浸料或手糊玻璃纤维材料固化成型的工艺。
该方法可以制造出形状复杂、尺寸精度高的复合材料构件。
热压罐成型的优点在于其产品性能优异，但设备成本和维护成本较高。
三、真空袋成型
真空袋成型是一种利用真空负压原理将预浸料或手糊玻璃纤维材料吸附在模具上固化的工艺。
该方法适用于制造大型、平面或曲率较小的复合材料构件。
真空袋成型的优点在于其设备简单、成本低，但产品质量和生产效率相对较低。
四、喷射成型
喷射成型是一种将树脂和纤维同时喷涂在模具表面，通过加热和加压使其固化的工艺。
该方法适用于制造形状复杂、大型且高性能要求的复合材料构件。
喷射成型的优点在于其生产效率高、产品性能优异，但设备成本和维护成本较高。
五、拉挤成型
拉挤成型是一种将纤维浸渍树脂后，在模具中加热加压固化成型的工艺。
该方法适用于制造具有连续纤维增强结构的复合材料构件，如梁、柱等。
拉挤成型的优点在于其产品性能优异、可连续生产，但设备成本和维护成本较高。
六、树脂转移模塑（RTM）
RTM是一种闭模成型工艺，它将纤维增强材料置于闭模的型腔中，然后注入树脂，在一定的温度和压力下固化成型。
RTM的优点在于其产品性能优异、适合制造大型和形状复杂的构件，但设备成本和维护成本较高。
七、纤维缠绕成型
纤维缠绕成型是一种利用纤维缠绕机将纤维连续缠绕在芯轴上的工艺。
该方法适用于制造具有旋转对称性的复合材料构件，如压力容器、管道等。
纤维缠绕成型的优点在于其生产效率高、产品性能优异，但设备成本和维护成本较高。
总结：
航空复合材料结构件的成型方法多样，各有优缺点。
选择合适的成型方法是确保产品质量和生产效率的关键。
随着科技的不断发展，相信未来会有更多高效、低成本的复合材料成型技术出现，推动航空工业的持续发展。