自动铺丝技术是在纤维缠绕和自动铺带技术的基础上发展起来的一种复合材料成型技术,对降低碳纤维复合材料构件制造成本,提高生产效率和构件性能方面具有极大的作用。
与一般的碳纤维复合材料成型技术相比,自动铺丝技术可以实现每一根丝束的独立夹紧、切断和重送,甚至是每个丝束都能有各自的铺放速度,并根据构件形状自动切纱以适应边界,减小废料率,并通过局部加厚、加筋、开口铺层补强等方式满足多种设计要求,适应大曲率复杂构件的自动化成型,特别适合带窗口的机身段、机翼大梁及带凹凸面的翼面铺放。
但是国内在该方面的技术起步很晚,南京航空航天大学在“九五”期间才开始调研该项目,后来,哈尔滨工业大学、武汉理工大学、北京航空制造工程研究所等才陆续着手该技术的相关研究。
而国外在该技术方面起步较早,美国在上世纪70年代就开始了自动铺丝技术的研究,经过几十年的发展,该技术在美国和欧洲的航空工业中得到了成熟和广泛的应用,例如波音B787“梦想”飞机在机身、机翼、垂尾、平尾、地板梁、后承压框等部位中大量使用了碳纤维复合材料,其中机身高达23%部分的碳纤维复合材料就是采用自动铺料技术完成的。
目前国内的、复杂曲面的碳纤维复合材料构件基本上仍以手工铺叠为主,自动铺丝技术只在大飞机项目中的部位如碳纤维复合材料翼梁中得到使用,碳纤维起落架厂家,至于自动铺放设备的研制和实际应用基本上还还处于刚起步的阶段,这种状况极大地制约了碳纤维复合材料结构件在航空领域的大规模应用。
碳纤维复合材料在外壳的制作.上有很大的好处:
1、比强度和比刚度大碳纤维复合材料高比强度和高比刚度的特性能够大大减轻的机身质量,降低的载荷成本,对机构的轻质化、小型化和化意义大,以确保拥有更长的飞6行距离和飞行时间。
2、可整体一体化成型往往需要具有高度翼身融合的飞K翼式总体气动外形,需要在结构上采用大面积整体一体化成型技术。而
碳纤维复合材料在模拟和计算后,不仅可以通过成型工艺进行大面积一体化整体成型,而且还可以引入自动化流水生产工艺,提
高了效率,大大降低生产制造成本,非常适合大规模制造的机身结构。
3、耐腐蚀和耐热性好碳纤维复合材料还具有优异的耐腐蚀和耐热性能,能够耐受自然界中的水和多种介质的腐蚀以及热膨胀的影响,可满足各种环境条件下长储存寿命的特殊要求,降低使用维护的寿命周期成本。
4、可植入芯片或合金导体碳纤维复合材料还可以植入芯片或合金导体,形成具有智能的结构体,可在恶劣环境下长期使用,且不会破坏植入的设备性能,能够可靠的执行特殊任务。
基于以上几点,使用碳纤维外壳的拥有很大的优势,所以使用碳纤维复合材料制作外壳是好的选择。
碳纤维复合材料发挥出了突出的优势,碳纤维是由化纤和石油经特殊工艺制成的纤维,除了和一般碳素材料一样具备耐高温、耐摩擦、导电、导热等特性外,它强度更高,质量轻,更耐腐蚀。它的密度不到钢的1/4,但抗拉强度却是钢的7~9 倍,抗拉弹性也高于钢,在2000℃以上的高温惰性环境中,是强度不下降的物质。在、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性出类拔萃。而且它外形柔软,可加工成各种织物。从使用的角度看,碳纤维不存在腐蚀生锈的问题,比普通金属耐用。在气候条件下,碳 纤维的性质几乎不发生变化。应用在机身中可以提高整体性能,同时,采用整体化制造技术可以生产配件,减少结构重量,碳纤维起落架生产厂家,降低生产成本。
复合材料化已是目前和今后的一个发展趋势,国外在机体结构上大量采用低成本、轻质高强度复合材料,并在材料、机体结构整体化设计、分析和制造技术等方面取得了快速发展与提高,使得结构设计和制造技术已发生了深刻的变革,这种的整体结构与常规铆接结构相比具有许多优点。
1、气动性能:表面光滑、外形准确、对称性好;
2、结构强度:总体和局部的刚性好、强度高,耐疲劳、耐久性、损伤性及机体可靠性高;
3、重量:减轻机体结构重量约15%~20%,碳纤维起落架生产公司,增加有效载重;
4、工艺和经济:简化工艺装备,减少装配工作量,缩短制造周期,降低整机全寿命期成本。
综上所述,碳纤维复合材料用于制造已是大势所趋,但我国在运用复合材料技术尚处于起步阶段,相关技术手段有待于提高,坦洲碳纤维起落架,想要我国在复合材料未来的领域中独树旗帜,这就需要我们加大对其科研的投入和支持;同时要加强与国际间的交流与合作,相信不久的将来,相信在不久的将来,碳纤维复合材料将会成为的主流制造材料。
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