碳纤维预浸料在飞机中的热压罐成型工艺

  环氧树脂基复合材料有多种成型方式,包括预浸料热压釜、预浸料真空袋压、RTM (树脂传递模塑)、模压、手糊等,对于航空航天部件而言,目前最常用的方法仍为预浸料热压罐工艺和RTM工艺,而热压罐成型工艺也最成熟。

  预浸料热压罐工艺的特点是部件质量高、性能稳定、产品重复性好,但人工铺贴时劳动量大、工时费用高、效率低、管理难度大。可以想象的是,像A350外翼面板这样大尺寸的复合材料部件是难以使用手工铺贴的。所以,目前随着产品的大型化,使用自动铺带工艺和自动铺丝工艺已成为一种发展的必然。

  现在,国外较为先进的自动铺带设备已经向中国的商用市场开放,自动铺丝设备也会得到开放。当然,对我国的航空复合材料工业而言,最终解决问题,还需要自己的自动铺贴设备。

  目前预浸料制作仍然使用溶剂法和热熔法两种工艺,但基于质量稳定性以及对预浸料物理性能指标高精度控制的考虑,越来越多的预浸料使用热熔法制造。在设备创新上,有些设备制造商已将传统的两步法生产串联在一台设备上,从而使得预浸料的生产更高效。当然,针对航空业对质量的要求,为了确保产品质量的同-性和重复性,同时也是更好的保护知识产权,也有些大型企业采用中央厨房式的生产方式,将预浸料的树脂膜集中生产,然后由各卫星工厂生产预浸料。

  在力学性能上, 一级结构材料对其的要求已基本确定,波音和空客的规范对此也提出了具体的要求。其中M21系列是已被认证的碳纤维环氧预浸料,M91系列是为下一代商用飞机准备的材料。