第6期 陈祥宝等:先进树脂基复合材料技术发展及应用现状 复合材料整体成型技术是采用热压罐共固化共胶接 技术,直接实现带梁、肋和墙的复杂结构一次性制造。 整体制造技术可大量减少零件、紧固件数目,从而提高 复合材料结构的应用效率,其主要优点:1减少零件数 目,提高减重效率,降低制造成本;°减少连接件数 目,降低装配成本;》减少分段和对接,构件表面无间 隙、无台阶,有利于降低RCS值,提高隐身性能。图4 是整体成型复合材料机翼壁板。 图4整体成型复合材料机翼壁板 Fig 4 The ntegral structure cm posite w ng panel 图5预浸料铺贴激光定位设备(a)和预浸料自动裁剪设备(b) Fgl 5 The aser locating device for prepreg by2up( a) and 热压罐成型技术从最初的铺贴、裁剪主要依靠手 prep reg au matic cu ttng machne(b) 工发展到和预浸料激光定位铺贴、自动裁剪等自动和环氧树脂体系。5250-4RM树脂在注射温度下粘度 化、数字化技术相结合,明显提高了预浸料铺贴、裁很低,用其制造F-22的正弦波梁(图6),制造费用减 剪的精度,进而提高了复合材料的制造效率和构件质少20%,减少了50的紧固件和加强件,5250-4RIM 量。热压罐成型技术的进一步发展将是和自动铺放技树脂已用于制造F22飞机上的200多个零件,并用于 术相结合,满足大型复合材料构件的高效优质制造的制造F117飞机发动机进气道格栅和空空导弹的雷达 需求。图5为预浸料铺贴激光定位(a)和自动裁剪设罩。PR500为单组分膏状树脂,固化温度为120e 备(b)的照片。 CA值达到234MPa疲劳性能好,F∥A-22上使用了 312RMM成型技术 100多个PR500RM/M7零件,用作驾驶舱支架、地板 树脂传递模塑( Res n Transfer M ouH ng RTM)成型加强肋和接头等。国内已经发展了环氧32665284和 技术是在压力注入或和外加真空辅助条件下,将具有M421QY8911-0等RM树脂体系,其中3266已 反应活性的低粘度树脂注入闭合模具中并排除气体,同经用于飞机螺旋桨桨叶,其它树脂体系正在歼击机和大 时浸润干态纤维结构,在完成浸润后,树脂通过加热引型飞机上进行验证考核P2。几种典型RM树脂基复合 发交联反应完成固化,得到复合材料构件。目前已经有材料的主要性能见表2 多种形式的RM如真空辅助RM(VARM)、压缩 RM(CRM)、树脂渗透模塑(SRMP)、真空滲透法 (VP)、结构反应注射模塑(RM)、真空辅助树脂注 射(VARI)等十多种方法2。RM制造技术适宜多品 种、中批量、高质量复合材料构件制造,具有公差小 表面质量高、生产周期短、生产过程自动化适应性强 生产效率高等优点 RM技术的关键之一是适于RM工艺的低粘度 长使用期、力学性能优异的树脂体系。5250-4RIM 图6RTM成型复合材料波形梁 BM树脂和R500RM环氧树脂是最典型的 RIM BMI Fi6 Cam posite wave fm beam manu factured by rIm process ng第 6期 陈祥宝等: 先进树脂基复合材料技术发展及应用现状 复合材料整体成型技术是采用热压罐共固化共胶接 技术, 直接实现带梁、肋和墙的复杂结构一次性制造。 整体制造技术可大量减少零件、紧固件数目, 从而提高 复合材料结构的应用效率, 其主要优点: ¹减少零件数 目, 提高减重效率, 降低制造成本; º减少连接件数 目, 降低装配成本; »减少分段和对接, 构件表面无间 隙、无台阶, 有利于降低 RCS值, 提高隐身性能。图 4 是整体成型复合材料机翼壁板。 图 4 整体成型复合材料机翼壁板 Fig1 4 The in tegral structu re composite w ing panel 热压罐成型技术从最初的铺贴、裁剪主要依靠手 工发展到和预浸料激光定位铺贴、自动裁剪等自动 化、数字化技术相结合, 明显提高了预浸料铺贴、裁 剪的精度, 进而提高了复合材料的制造效率和构件质 量。热压罐成型技术的进一步发展将是和自动铺放技 术相结合, 满足大型复合材料构件的高效优质制造的 需求。图 5为预浸料铺贴激光定位 ( a)和自动裁剪设 备 ( b)的照片。 312 R TM成型技术 树脂传递模塑 ( Resin TransferM ou ld ing, RTM )成型 技术是在压力注入或 /和外加真空辅助条件下, 将具有 反应活性的低粘度树脂注入闭合模具中并排除气体, 同 时浸润干态纤维结构, 在完成浸润后, 树脂通过加热引 发交联反应完成固化, 得到复合材料构件。目前已经有 多种形式的 RTM, 如真空辅助 RTM ( VARTM )、压缩 RTM (CRTM )、树脂渗透模塑 ( SCR IMP )、真空渗透法 (VIP)、结构反应注射模塑 ( SR IM )、真空辅助树脂注 射 (VAR I)等十多种方法 [ 19- 21]。RTM 制造技术适宜多品 种、中批量、高质量复合材料构件制造, 具有公差小、 表面质量高、生产周期短、生产过程自动化适应性强、 生产效率高等优点。 RTM技术的关键之一是适于 RTM 工艺的低粘度、 长使用期、力学性能优异的树脂体系。 5250 - 4RTM BM I树脂和 PR500RTM 环氧树脂是最典型的 RTM, BM I 图 5 预浸料铺贴激光定位设备 ( a)和预浸料自动裁剪设备 ( b ) F ig1 5 The laser locating device for p rep reg lay2up ( a) and p rep reg au tomatic cu ttingmach in e ( b ) 和环氧树脂体系。5250- 4RTM 树脂在注射温度下粘度 很低, 用其制造 F- 22的正弦波梁 (图 6), 制造费用减 少 20% , 减少了 50%的紧固件和加强件, 5250 - 4RTM 树脂已用于制造 F- 22飞机上的 200多个零件, 并用于 制造 F- 117飞机发动机进气道格栅和空空导弹的雷达 罩。PR500为单组分膏状树脂, 固化温度为 120 e , CAI值达到 234MPa, 疲劳性能好, F /A- 22上使用了 100多个 PR500RTM /IM 7零件, 用作驾驶舱支架、地板 加强肋和接头等。国内已经发展了环氧 3266, 5284和 BM I6421, QY8911- Ô等 RTM 树脂体系, 其中 3266已 经用于飞机螺旋桨桨叶, 其它树脂体系正在歼击机和大 型飞机上进行验证考核 [22]。几种典型 RTM 树脂基复合 材料的主要性能见表 2。 图 6 RTM成型复合材料波形梁 F ig1 6 Composite waveform beam manu factured by RTM p rocessing 5