大厚度織物液相浸漬工藝研究

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1、制造技術(shù)研究2012年8月第4期碳纖維復(fù)合材料殘余應(yīng)力消除方法探討吳杰肖正航（北京空間機(jī)電研究所，北京100076）摘要：分析了碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的變形問(wèn)題，指出產(chǎn)品的變形是由于材料中存在殘余應(yīng)力而引起的。為了提高碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品的精度及穩(wěn)定性，促進(jìn)其在空間遙感器上的應(yīng)用，對(duì)消除該材料殘余應(yīng)力的方法進(jìn)行了探討，提出了可采用振動(dòng)時(shí)效的方法來(lái)消除碳纖維復(fù)合材料中的殘余應(yīng)力。關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料；殘余應(yīng)力；振動(dòng)時(shí)效DiscussiononCarbonFiberCompositeResidualStressReli

2、efWuJieXiaoZhenghang（BeijingInstituteofSpaceMechanicsandElectricity,Beijing100076）Abstract：Thispaperconsidersthatdeformationofthecarbonfibercompositeisinducedbyresidualstress,anddiscussesmethodsofresidualstressrelief.Itisproposedthatvibratorystressreliefcanbeusedforre

3、lievingresidualstressincarbonfibercomposite.Keywords：carbonfibercomposite；residualstress；vibratorystressrelief1引言在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，成型后的碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品在放置一段時(shí)間或經(jīng)過(guò)某些處理（如真空鍍鈦、放碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，綜合了碳纖維氣處理）后會(huì)發(fā)生變形，導(dǎo)致尺寸和形位精度不合格。與環(huán)氧樹脂兩者的特點(diǎn)，具有低密度、高比強(qiáng)、高比如某型號(hào)相機(jī)安裝支架，由各碳纖維零件經(jīng)膠接組裝模、耐蝕、耐磨、耐熱、耐疲勞、抗蠕變、自

4、潤(rùn)滑、完成后，通過(guò)研磨、銑削等手段保證了其尺寸及形位吸能抗振和熱脹系數(shù)小等諸多優(yōu)異特性，在各類航天公差。但在存放一段時(shí)間后，支架整體發(fā)生變形導(dǎo)致[1，2]航空飛行器結(jié)構(gòu)上得到了廣泛的應(yīng)用。形位公差超差，如平面度由0.05變?yōu)?.12。隨著空間光學(xué)遙感器的不斷發(fā)展，對(duì)其結(jié)構(gòu)的輕對(duì)空間光學(xué)遙感器來(lái)說(shuō)，各光學(xué)元件間的尺寸精量化、高效能化提出了越來(lái)越高的要求，而在遙感器度及穩(wěn)定性要求很高，其結(jié)構(gòu)件本身應(yīng)達(dá)到較高的精結(jié)構(gòu)中大量應(yīng)用復(fù)合材料是遙感器結(jié)構(gòu)減重的最有度，并且其尺寸穩(wěn)定性必須得以保證，這樣才能夠確效方法之一，也是遙感器發(fā)展的必然趨勢(shì)

5、。碳纖維復(fù)保產(chǎn)品的最終使用狀態(tài)。如為減輕整機(jī)重量，使結(jié)構(gòu)合材料（本文中的碳纖維復(fù)合材料特指碳纖維增強(qiáng)環(huán)設(shè)計(jì)更加合理，各光學(xué)元件間的連接常常采用桁架式氧樹脂基復(fù)合材料）的各種優(yōu)異特性能夠有效地適應(yīng)結(jié)構(gòu)，尤其對(duì)于輕型大視場(chǎng)遙感器，桁架式支撐結(jié)構(gòu)遙感器高結(jié)構(gòu)效率的要求，目前已開始逐步應(yīng)用于空的尺寸穩(wěn)定性更加重要，它關(guān)系到遙感器整機(jī)結(jié)構(gòu)中[3]間光學(xué)遙感器結(jié)構(gòu)中，并且呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。各光學(xué)鏡頭間的相對(duì)位置精度，對(duì)遙感器的最終成像質(zhì)量具有直接影響[4]。而碳纖維復(fù)合材料所具有的優(yōu)2碳纖維復(fù)合材料在空間遙感器結(jié)構(gòu)件應(yīng)用中的尺異性能，使其

6、成為制造此類航天光學(xué)遙感器結(jié)構(gòu)件的寸穩(wěn)定性分析理想材料，但碳纖維復(fù)材產(chǎn)品的這種變形對(duì)它的應(yīng)用推廣與發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的不良影響，需要對(duì)其進(jìn)行分2.1尺寸穩(wěn)定性問(wèn)題作者簡(jiǎn)介：吳杰（1980-），工程師，材料加工工程專業(yè)；研究方向：機(jī)制工藝工作。收稿日期：2012-05-0438制造技術(shù)研究航天制造技術(shù)析研究，并找出解決的方法。加劇，從而恢復(fù)到平衡狀態(tài)，使得晶格畸變減少。另2.2問(wèn)題分析一種方法則是使金屬材料中處于彈性應(yīng)力狀態(tài)的部復(fù)合材料由兩種或多種材料復(fù)合而成，其制造方分發(fā)生塑性屈服，將殘余應(yīng)變釋放出來(lái)，減少材料內(nèi)[8]法一般為高溫固化

7、，因此在材料成型后必然會(huì)經(jīng)歷由部存在的彈性應(yīng)變量，從而減少殘余應(yīng)力。金屬材高溫降至室溫的過(guò)程。對(duì)碳纖維復(fù)合材料而言，在這料減小、消除殘余應(yīng)力的常用方法有自然時(shí)效、熱時(shí)個(gè)過(guò)程中，由于其內(nèi)部組分間熱物理特性不匹配，其效、振動(dòng)時(shí)效幾種。但自然時(shí)效耗時(shí)長(zhǎng)、效率低、工[9]中碳纖維熱膨脹系數(shù)小，約等于0甚至為負(fù)值，而常件堆放場(chǎng)地大，應(yīng)用受到諸多限制。用的環(huán)氧樹脂熱膨脹系數(shù)在玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度Tg以下金屬材料熱時(shí)效，即去應(yīng)力退火，是把金屬工件-6-6約為39×10/℃，在Tg以上為100×10/℃，因此在加熱到共析溫度以下的某一溫度，然后保溫一段

8、時(shí)[5]溫度變化過(guò)程中必然會(huì)在材料內(nèi)部形成殘余應(yīng)力。間，再緩慢冷卻至室溫，從而消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)殘余應(yīng)力是指物體在沒(méi)有外部因素作用時(shí)，存在力，使工件的幾何尺寸獲得穩(wěn)定。去應(yīng)力退火的加熱于物體內(nèi)部并且保持平衡狀態(tài)的應(yīng)力，它的存在狀態(tài)溫度應(yīng)根據(jù)不同金