樹脂基復(fù)合材料低成本技術(shù)

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1、姓名：班號：樹脂基復(fù)合材料低成本技術(shù)摘要：本文詳細介紹了樹脂基復(fù)合材料低成本技術(shù)。包括原材料低成本、制造技術(shù)低成本關(guān)鍵詞：樹脂基復(fù)合材料，低成本，制造技術(shù)1、前言1.1復(fù)合材料低成本的發(fā)展復(fù)合材料具有突出的優(yōu)點，其中包括：高比強度、高比模量、優(yōu)異的熱物理性能、化學(xué)穩(wěn)定性、阻尼減振降噪特性和物理、力學(xué)性能的可設(shè)計性等，對實現(xiàn)武器裝備的小型化、輕型化，提高其可靠性和生存能力都具有十分重要的意義。因此，在航空航天和高技術(shù)領(lǐng)域獲得了極為廣泛的應(yīng)用。在70—80年代，航空航天工業(yè)對材料的要求，主要是考慮如何實現(xiàn)高性能，價格問題則放在次要位置。但90年代以后情況發(fā)生了根本的

2、變化，價格問題已成為首要考慮的問題之一。復(fù)合材料的成本構(gòu)成如下：設(shè)計成本（規(guī)范制定、設(shè)計發(fā)圖、計算分析、軟件研發(fā)等）纖維材料成本樹脂（基體）輔助材料成本設(shè)備成本模具成本成行成本制造成本制造成型成本勞動力工時成本裝配成本能源成本檢測成本使用維護成本（包括修理成本）低成本復(fù)合材料技術(shù)中，低成本制造技術(shù)是核心。調(diào)低成本制造技術(shù)已是國內(nèi)外研究開發(fā)的熱點和重點，成本已成為材料工藝研究和生產(chǎn)者必須解決的一個重大問題。圍繞低成本制造技術(shù)，國內(nèi)外已經(jīng)并正在進行大量的研究工作，取得了一定的成績，國內(nèi)進行的有樹脂傳遞模塑(RTM)技術(shù)、先進的編縫與縫紉技術(shù)和高能電子束快速固化技術(shù)等

3、，其中RTM得到了較為迅速的發(fā)展和工程應(yīng)用。近年來，先進樹脂基復(fù)合材料發(fā)展很快，已成為現(xiàn)代航空航天工業(yè)的主要結(jié)構(gòu)材料之一，是航空航天領(lǐng)域用量最大，應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。航空用復(fù)合材料與其它民用材料不同，必須具備一系列很苛刻的性能要求。其主要性能為①質(zhì)量輕的同時具備高強度和高模量；②能夠在苛刻的環(huán)境條件下（如耐熱性、耐溶劑性、耐候性、耐水性等）長時間使用；③確保高質(zhì)量（制品的性能高，并穩(wěn)定）。因此限制了能滿足這些要求的的樹脂基復(fù)合材料的種類。該類復(fù)合材料應(yīng)有效利用纖維的強度和剛度，樹脂具有耐溶劑性、耐化學(xué)藥品性、耐熱性、耐候性和高強度。-6-姓名：班號：隨著航空

4、航天技術(shù)的不斷發(fā)展，樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用范圍和用量正在進一步擴大，而航空航天的結(jié)構(gòu)件都在向著高可靠、長壽命的方向發(fā)展。因此，對復(fù)合材料提出了更高的性能要求，面對強大的國際競爭，降低復(fù)合材料構(gòu)件的制造成本是我國高技術(shù)領(lǐng)域先進復(fù)合材料工業(yè)的唯一出路。1.2復(fù)合材料低成本特征復(fù)合材料低成本技術(shù)的主要特征:(1)成形工藝技術(shù)簡單、多樣化。據(jù)統(tǒng)計，復(fù)合材料熱壓罐成形工藝成本中材料占15%，鋪層、工藝組合(含輔助材料)和固化占80%，機械連接占5%。因此，成形工藝技術(shù)的簡化革新是復(fù)合材料低成本技術(shù)的首要特征。預(yù)成形件l樹脂轉(zhuǎn)移成形(RTM)、樹脂膜熔浸(RFI)至少取消了熱

5、壓罐約占成本113的輔助材料的外用。低溫、低壓固化，電子束固化，簡化了模具，降低了能耗。(2)設(shè)計工藝一體化，發(fā)揮設(shè)計主導(dǎo)作用。(3)機械化、自動化程度高，大幅度減少人工勞動。(4)精細無余量加工。2、樹脂基復(fù)合材料低成本技術(shù)2.1低成本的設(shè)計技術(shù)2.1.1有組織地統(tǒng)一制訂相應(yīng)規(guī)范使復(fù)合材料試驗和分析更好的結(jié)合起來，形成設(shè)計和鑒定的統(tǒng)一指南，編制全行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，改進最終產(chǎn)品的一致性，減小風(fēng)險、降低成本。典型的有MIL-HDBK-17的重新修訂，由FAA、NASA、軍方和工業(yè)界共同組織250多位專家重新修訂出版。還有AC20-107A、RPll42等著名文件，美

6、歐還共同組建了“商用飛機復(fù)合材料修理委員會”(CACRC)，統(tǒng)一修理規(guī)范相關(guān)事宜。最近美國又在促進建設(shè)復(fù)合材料共享數(shù)據(jù)庫(Sharedmaterialdatabases)，NASA已建立了NCAMP(NationalcenterforAdvancedMaterialPerformance)。2.1.2設(shè)計軟件的研發(fā)利集成單獨的軟件雖已發(fā)展到一定的水平，但不能充分發(fā)揮作用。波音集成了PATRAN、NASTRAN和FiberSim形成DMAPS(DesignforManufacturingandProducbilitySimulation)，同時建立了VR(Virt

7、ualReality)模型，從設(shè)計到模擬裝配，便于做出適當(dāng)更改，并可實現(xiàn)“designanywhere，buildanywhere”。該技術(shù)為B787的研制，特別是為其國際化的分工打下了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。2.1.3設(shè)計思想和設(shè)計理念設(shè)計對成本而言有決定性的作用，設(shè)計要努力尋求成本/性能之間的平衡和折衷。因此在思想和理念上要：簡化設(shè)計簡化制造降低成本。2.2原材料低成本尋找、設(shè)計符合要求并且成本較低的原材料是樹脂基符合材料低成本技術(shù)的途徑之一，包括基體和纖維的低成本。2.2.1低成本樹脂-6-姓名：班號：開發(fā)低溫和低壓（80℃以下和真空壓力）下固化（LTM）的樹脂體

8、系，并要求其復(fù)合材料性能