復(fù)合材料C型梁VARI工藝技術(shù)研究

復(fù)合材料C型梁VARI工藝技術(shù)研究

2中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，陜西省西安市，710089Summary：液體成型技術(shù)在復(fù)合材料制造中具備低成本、高效率、一體化等優(yōu)勢，本研究針對C形梁結(jié)構(gòu)開展液體成型VARI工藝成型技術(shù)研究，零件成型質(zhì)量良好，驗證了工藝技術(shù)方案的可行性。Keys：復(fù)合材料；C形梁；液體成型1引言樹脂基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕、抗疲勞性能好、可設(shè)計性強(qiáng)、便于整體成型和綜合性能優(yōu)異等特點，在航空領(lǐng)域已成為主要機(jī)體結(jié)構(gòu)材料。隨著飛機(jī)結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料的用量不斷提升，其制造成本如何降低的問題不斷受到關(guān)注，已成為促進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用的關(guān)鍵。采用液體成型(LiquidCompositeMolding，LCM)工藝是將液態(tài)樹脂注入鋪放有纖維增強(qiáng)材料預(yù)成型體的閉合模腔中，經(jīng)樹脂流動充填、浸漬、固化和脫模，獲得復(fù)合材料制品的成型工藝。液體成型工藝可省去二次膠接過程，實現(xiàn)無緊固件連接和整體成型，減輕結(jié)構(gòu)重量，提高結(jié)構(gòu)效率的同時降低了制造成本。C形梁結(jié)構(gòu)外形尺寸1311mm×171mm×25mm，由底緣及腹板面組成，如下圖所示，理論重量1.068kg，鋪層角度（45/0/0/-45/0/45/90/45/0/0/-45/0/0/45），兩端存在局部加強(qiáng)鋪層，加強(qiáng)區(qū)域和非加強(qiáng)區(qū)域理論厚度分別為2.51mm、2.20mm。圖1

C形梁零件結(jié)構(gòu)示意圖2方法2.1原材料C形梁選用材料為ET5284/CF3031干纖維定型織物、ET5284/U3160干纖維定型單向帶、EW-100JC/170-2002玻璃纖維織物、及5284VARI樹脂。2.2工藝流程2.3樹脂流道及輔助材料設(shè)置樹脂流道沿零件長度方向設(shè)置在C形梁余量區(qū)域，一側(cè)為注膠流道，另一側(cè)為出膠流道，在預(yù)成形體上方鋪放輔助材料，輔助材料依次為可剝保護(hù)層、有孔隔離膜、導(dǎo)流網(wǎng)、真空袋、透氣織物、真空袋。3質(zhì)量分析纖維體積分?jǐn)?shù)采用采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T3855-2005《碳纖維增強(qiáng)塑料樹脂含里試驗方法》測定[1]，試樣纖維體積分?jǐn)?shù)平均56.25%（表1），與文獻(xiàn)報道情況相符。表1

纖維體積分?jǐn)?shù)測定試樣123456平均試樣的質(zhì)量/mg503.1506.9516.6493.6507.2502.4/樹脂溶解后纖維的質(zhì)量/mg221.5219.2234.0206.4218.3215.9/纖維體積分?jǐn)?shù)/%56.256.356.755.956.356.156.25零件加強(qiáng)區(qū)厚度2.54mm-2.68mm，偏差范圍1.2%-7.2%，非加強(qiáng)區(qū)厚度2.15mm-2.34mm，偏差范圍-2.3%-5.9%（圖6）。零件實測重量1.15kg，偏差7.7%，孔隙率含量＜2%。符合設(shè)計指標(biāo)要求。圖2

C型梁厚度零件貼膜間隙測定時將零件放回成型模具上，C形梁貼膜間隙范圍0.1mm-0.3mm，符合設(shè)計指標(biāo)要求（≤1mm）