航空航天产业链要长足发展,需要碳纤维材料

 
  江苏博实科技:航空航天装备是国家制造水平和综合实力的综合表现,也是国民经济和国家安全的重要保障。随着世界经济和军事竞争的加剧,航空航天装备的性能需求日益提升,减轻结构质量、提高结构效率是实现装备性能不断升级突破的关键,寻找质量轻、强度高、性能好的结构材料一直是科学家研究的重点。直至20世纪60年代,碳纤维复合材料的诞生,刷新了人们对高性能航空航天结构的理解。(推荐浏览:碳纤维无人机
 
  所谓碳纤维复合材料,是先由环氧树脂等基体材料浸渍纤维,而后在经过刮胶、覆膜等一系列工艺制程预浸料,再按照结构件的性能设计需求对预浸料成型、固化最终制成的。与传统材料相比,碳纤维复合材料的制作过程实现了结构性能一体化设计制造,具有更灵活的可设计性,同时碳纤维复合材料也让设备实现质的飞跃。研究数据表明,碳纤维复合材料的比强度和比刚度超出钢和铝合金的5-6倍,与传统的轻质材料铝合金相比,碳纤维复合材料制作的飞机结构件减重效果可高达20%-40%。而商用运输机的结构件每减轻1磅,可以带来高达800万美元的经济效益。
(碳纤维在飞机中的应用)
  自20世纪90年代以来,美国等发达国家在航空航天装备上大批量的选用了碳纤维复合材料,并且应用范围逐渐从舱门、窗框等非承力构件向垂尾、平尾以及机翼等主承力构件方向发展。在F-35战斗机中,碳纤维复合材料用量达到36%,EF-2000战斗机中碳纤维复合材料的用量更是达到43%。在民用飞机领域碳纤维复合材料的应用也是数不胜数。可见碳纤维复合材料在航空装备上的应用程度标志着国家高端航空航天装备的制造水平。
 
  目前随着碳纤维复合材料的用量急剧上升,并且由于碳纤维复合材料成本高、加工难度大,效率低等问题,导致碳纤维复合材料的量产与普及受阻。与金属等均质材料不同的是,碳纤维复合材料是多相非均质混合物,并且各相的耐温性与机械加工性能差别较大,在加工的过程中,材料失效、断裂、去除等过程会变得更加的复杂。并且碳纤维沿纤维轴向和径向的力学性能是大相径庭,这就使得材料具有鲜明的各向异性,各层纤维在逐层铺设时的纤维方向也对材料的整体性能有着明显的影响,这会让加工的产品质量更难预测和保证。
(碳纤维飞机)
 
  在实际的生产中,高适应性的加工工具能提高碳纤维制品的质量,先进的加工工艺可以实现碳纤维复合材料制品的高质量高效率加工。切削温度过高时,树脂极易发生软化,会让碳纤维受到的约束作用减弱,难以被有效切除,而当温度过低时,树脂易变脆,切削的时候容易引起损伤。
 
  针对这一现象,博实通过大量的实验,最终推出“负压逆向冷却”工艺,即通过吸入低温气体,使加工区域构成的密闭空腔产生负压区,一方面实现了切削区的温度调节,保证合适的切削温度,另一方面通过对出口纤维施加与进给方向相反的吸力,提升了出口纤维所受的约束作用,能减少损失。目前该工艺被广泛应用于我司的碳纤维产品的加工中,确实可以提高碳纤维制品的质量,并获得客户的一致认可。
 
    (本文由江苏博实整理创作,如需转载,请注明出处并保持文章的完整性)