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碳纤维复合材料零件成形及制造技术
目前在飞机机体上采用的碳纤维复合材料零件成形技术主要包括： （1） 树脂转移模塑成形技术 RTM工艺的主要原理是在模腔中铺放按性能和结构要求设计的增强材料预成形体，采用注射设备将专用树脂体系注入闭合模腔，模具具有周边密封和紧固以及注射及排气系统，以保证树脂流动流畅并排出模腔中的全部气体和彻底浸润纤维，还具有加热系统，可加热固化成形碳纤维复合材料构件。它是一种不采用预浸料，也不采用热压罐的成形方法。因此，具有效率高、投资、绿色等优点，是未来新一代飞机机体有发展潜力的制造技术。 树脂转移模塑成形技术是一种低成本复合材料制造方法，最初主要用于飞机次承力结构件，如舱门和检查口盖。1996年美国防务预研局开展了高强度主承力构件的低成本RTM 制造技术研究。目前中小型碳纤维复合材料RTM零件的制造已经获得了较广泛的应用，而大型RTM件也在JSF的垂尾上应用成功。该方法的优点是环保、形成的层合板性能好且双面质量好，在航空中应用不仅能够减少本身劳动量，而且由于能够成形大型整体件，使装配工作量减少。但是树脂通过压力注射进入模腔形成的零件存在着孔隙含量较大、纤维含量较低、树脂在纤维中分布不匀、树脂对纤维浸渍不充分等缺陷，因此该技术还有改进潜力。 由于该技术还存在以上缺点，因此未来发展是降低工装成本、提高结构件性能、减少废品率。因此，在该技术基础上又开发了真空辅助树脂注塑成形（VARI）技术，辅助树脂被织物吸收，不仅可降低孔隙率，预成形纤维更紧密，真空形成的负压，树脂就顺真空通路沿预成形体各层面流动，从而充分浸渍纤维，并使纤维/树脂分布均匀。其中提高性能，主要是为了采用RTM制造高强度主要结构件，为此，美国国防预研局开发了Z向纤维增强RTM技术，该技术可在织物横向或增强蒙皮界面处采用不连续纤维增强。这种新型制造理论可不通过编织或缝合实现三维结构。该技术在应用过程中有几项关键技术要解决：充填过程模拟技术、热传递和固化反应研究、注射方法研究、RTM 设备研究。 |
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