50mm大厚度碳纤维板材的制作工艺

  先进复合材料由于具有高比强度、高比模量、可设计性好等特点而在航空领域得到广泛应用。为了进一步利用复合材料的减重效果,复合材料层压板在接头等部位得到应用,如空客的A320、A330、A380和A400M系列飞机均使用了大厚度的碳纤维复合材料接头;再如A380的中央翼盒,其碳纤维层压板厚度可达45mm,重要连接点处厚度可达160mm。在国内还未见到大厚度(大于20mm)的碳纤维复合材料层压板的相关报道。

  江苏博实碳纤维科技有限公司研制的碳纤维复合材料层压板的尺寸约为1000mm×500mm×50mm,此试验件具有大厚度(50mm)、高精度(厚度公差为±2%)和高质量(内部质量均匀,孔隙率低,无相关缺陷)的特点,对复合材料层压板制造中预浸料的制造技术、层压板的成型工艺、厚度控制和无损检测技术提出了一系列新问题。

  大厚度层压板会导致层压板制造过程中出现过热甚至暴聚,形成大量孔隙,严重影响层压板的质量,因此所选择的预浸料的基体树脂应该具有反应放热缓慢、放热过程长、不易放出气体的特点。此试验件选用北京航空制造工程研究所的某型号高温固化环氧树脂,此树脂具备以上特点。《产品浏览:80mm厚度碳纤维板(图)》

  该型号碳纤维预浸料的固化工艺采用目前国际上先进的“零吸胶、直接加压”固化工艺,无需选择加压窗口,这种工艺也是波音、空客等大型飞机制造公司的材料和工艺规范中规定采用的固化工艺,在飞机复合材料结构制造中被普遍采用。由于采用“零吸胶”,减少了吸胶工序,有利于保证制件质量、缩短制造过程和降低制造成本;采用“直接加压”工艺,可以避免选择复合材料的加压带,简化成型工艺,减少孔隙率的产生,保证制件质量。

碳纤维板

  该型号碳纤维预浸料的固化工艺为:全过程处于真空状态下,真空度不低于-0.097MPa;层压板升温速率应控制在(0.5~3)℃/min 范围内,降温速率应控制在1.5℃/min以内;在室温下将叠层块加压至大于等于0.6MPa后,升温至(180±5)℃,保温3h,降温至60℃以下卸压。

  试验件的理论厚度是50mm,厚度偏差为理论厚度的±2%。测量结果显示,试验件的实际厚度偏差为(-1.2~+1.3)%,很好地满足了±2%的技术指标。内部质量均匀、孔隙率低、无相关缺陷。