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使用碳纖維複(fù)合材料(liào)的無人機部件成型工藝(yì)
作者:蘇州www.91發布(bù)時間:2020-06-30瀏覽量: 810

複合材料憑借出色的綜合(hé)性能在(zài)無人機製造中得到了廣泛的應用。複合材料的變化性較強,設計人員可以根據實際(jì)的需求設計出質量輕且彈性高的複合材料結構,可以直接在複合材料(liào)上噴塗隱身圖層,或者是在複(fù)合材料結構中植入(rù)傳感器、智能(néng)芯片,實現(xiàn)對無人機的實時監控和智能化控製。夾層結構和層壓板結構是無人機符合材料結構的主要形式,翼身融合結(jié)構就是典(diǎn)型的複合(hé)材料結構應用,該類結構和相關製造技術也成為無人機製造發展的重要方向。



(圖示:碳纖維無人機)


       在無人機的設計製造中,為了實現其結構彈性和剛度分布要求,常(cháng)常(cháng)會通過鋪設角和材料的層數進行調整。玻璃纖維(wéi)、碳纖維、環氧樹脂以及雙馬來酰胺樹脂都是常見的複合(hé)材料製造件增強材料,其中碳纖維複合材料是當前熱門的複合材料之一。


       蘇州www.91複合材(cái)料在(zài)碳纖維無人機方麵擁有深厚(hòu)的技術積累,不僅服務於(yú)民用無人機(jī)廠商,在軍用無人機(jī)方麵也頗有建(jiàn)樹,例如為(wéi)某軍工單(dān)位研製的碳(tàn)纖維隱身無人機,根據反饋,其產品減重效果明顯,並順利通過(guò)後續的驗(yàn)證試驗(yàn),滿足使用需求。據www.91複材的技術人員介紹,較為常用(yòng)的無人機複合(hé)材構件成型工(gōng)藝主(zhǔ)要有以下四種:       

       真空袋成型

       真空袋(dài)成型工藝簡單且前期不需(xū)要過高的投入,操作難度適中,但是成型(xíng)的壓力相對(duì)比較小,因而適用於對於質量標準(zhǔn)要求不高的複合材料構件製作中。在實際的無人機製造(zào)中真空袋成型技術多用於(yú)不超過1.5mm 的蜂窩夾層結構和層壓(yā)板結構的製造生產。


       在小型低速無人機的製造中,真空袋成型技術可以滿(mǎn)足大部分零件的生產要求,真空袋成型相較於熱壓罐成型其成本優(yōu)勢十分顯著(zhe),因而在低速無人機(jī)複合材料製造加(jiā)工中得(dé)到了廣泛的(de)應用。在正(zhèng)式進行真空袋成型之前,多采用預浸料鋪貼、濕法(fǎ)鋪貼等操作。


       在實際的生產過程中濕法操作(zuò)容易受到人為因素的影響,導致膠液塗刷的不均勻(yún),這種情況在夾層結構成(chéng)型中尤為明顯。此外塗刷方向的不合理還容易導致纖維方(fāng)向的彎曲、改變,威脅複合材料製造件的穩定(dìng)性。而采用預(yù)浸料鋪(pù)貼(tiē)則不會產生上(shàng)述問題,膠液的塗刷較為均勻,製(zhì)件的穩定性(xìng)也可以得到保證。


       模壓成型(xíng)

       模壓成型工藝綜合了熱(rè)壓罐成型技術和真空(kōng)袋成型工藝的優點,模壓成型工藝較為簡單。無人機中舵麵等采用泡沫夾層(céng)結構的複合(hé)材料(liào)大多采用該種成(chéng)型工(gōng)藝。模壓(yā)成型就是先製作泡沫(mò)芯(xīn)並將其(qí)鋪貼蒙皮,鋪貼好(hǎo)的泡沫芯便可以放入(rù)成型模之中,在成型模複合(hé)材料被壓緊和固化。


       模壓成型技術製造構件的效率較(jiào)高,且成型壓力大,設備投入和構件生(shēng)產成本適中,經濟性較好。將(jiāng)該工藝應用與無人機翼板的製造中,可以確保無人機(jī)機翼的外觀質量和翼形精度,提高無人機的整體製造質量,加壓機的選擇(zé)是該工藝關鍵的工序。


       模壓(yā)成型工藝是泡沫夾(jiá)芯複合材料(liào)構件生產(chǎn)十分(fèn)出色(sè)的一種工藝,將其與泡(pào)沫芯材發泡(pào)工藝相結合有利(lì)於該技術的(de)進(jìn)步和無人機製造的發展。


       低溫成型技術

       低溫成型技術可以視作熱壓罐成型技術的(de)補充,熱壓罐成型工藝成本和耗能都比較高,因而越來越多的(de)國家開始研究其(qí)他的複合材料成型技術。低(dī)溫成型技術是一種在 60—80℃將(jiāng)材料進行固化成型的工藝,低溫聚合樹脂(zhī)可以通過該技術實(shí)現成型。


       該技術的適用性較廣,不會受到符合材料製造件的尺寸的限(xiàn)製(zhì),且(qiě)直(zhí)接在常溫常壓下就可以(yǐ)對材料進行固化。利用低溫成型技術製造的構件性能與在 120~180℃高溫(wēn)下成型的產品性能並無顯著差異,目前該技術在洛克希德、波音無人機以(yǐ)及 X-36 驗證機中都有所應用,低(dī)溫成型(xíng)技(jì)術(shù)的(de)應用可以顯著降(jiàng)低無人機複合材(cái)料的製造成本。


       熱(rè)壓罐成型

       采(cǎi)用熱壓罐成型工(gōng)藝所製造的無人(rén)機複合(hé)材料(liào)構件的相對(duì)質量更輕、力學性能出色、內(nèi)部質量較好且樹脂的含量較為均勻。對於速度要求較高的無人(rén)機的複合材料構件和主要承重構件多采用熱壓罐成型工藝進行生產製造。但是熱壓(yā)罐成型技術也存在一定的不足,該工藝對於設備的要求較高,前期投入和加工過程成本(běn)都比較高,經濟性相對比較差。


       對於預(yù)算有(yǒu)限的無人機生產製造,常常會選(xuǎn)擇低溫低壓成型技術代替該技(jì)術,但是綜合來說熱壓罐成型工(gōng)藝仍然(rán)是複合材料高性能成型工藝(yì)。熱壓(yā)罐成型工藝的輔助材料按照模(mó)具(jù)、隔離(lí)材料、擋塊、毛坯、吸膠材料、蓋板、透氣氈(zhān)、真空袋和密封膠帶的順序進行裝袋。


       複(fù)合材料的熱壓罐成型過程中樹脂的流動、熱傳遞、化學交聯和空隙形成等相互影響相互作用,增(zēng)加了(le)熱壓罐成型工藝控製的難度(dù),容易出現貧膠、高孔隙率等加工缺陷。為了保證複合材料構件的質量,必須要對熱壓罐工(gōng)藝(yì)的壓力(lì)、溫度曲線(xiàn)進行良好的控製。目前(qián)相關學(xué)者和業界技術人員也建立(lì)了可以模擬熱壓罐成型(xíng)過程中動力學變化、樹脂流動以(yǐ)及(jí)熱傳遞等現象的模型來對(duì)實際生產進行指導。(推薦閱讀:碳纖維複合材料應用在無(wú)人(rén)機配件中的突出(chū)優勢)

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