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熱壓機:復合材料熱壓罐整體成型過程分層擴展行為
2021.08.05
    對于近年來飛機上廣泛應用的復合材料整體化結構,往往根據結構形式和成型質量要求而選擇共固化、膠接共固化、二次膠接等熱壓成型工藝以及液體成型工藝。在膠接共固化和二次膠接工藝中,需要多次進罐,多次固化。在這個過程中,相當于經歷了多次熱疲勞過程,有研究表明,復合材料缺陷在熱載荷循環作用下以橫向層間微裂紋和層間分層形式進行擴展。因此,在復合材料整體成型過程中,有可能因復合材料結構因素和成型過程中的溫度場、壓力場等因素對已固化層板中存在的原有缺陷產生影響,使原有缺陷擴展而導致制件報廢,嚴重時會造成重大的經濟損失。目前對分層的研究絕大多數都是對構件在成型后在外加載荷作用下的一種損傷和破壞形式的研究,但關于復合材料在成型過程中產生的分層缺陷擴展行為及成因相關研究較少。本文針對復合材料構件熱壓罐成型過程中常見的分層缺陷系統開展復合材料整體成型過程分層擴展行為實驗研究。

層合板固化成型前,鋪疊過程中在特定位置預埋入隔離紙(厚度0.12 mm,?25 mm)模擬分層缺陷,鋪層方式為[45/-45[0/90/45/-45]s]s,夾雜材料放置在第7、8層的+45/-45間,層板大小200 mm×150 mm×2.5 mm。固化成型后處理高溫度為195 ℃。為模擬整體成型過程中溫度對分層的影響,選用的溫度制度為從室溫升溫至105~115 ℃,保溫10 min→185 ℃(或205、220、235 ℃),保溫3 h→70 ℃,升溫速率1.5 ℃/min。

根據GB/T 2568—1995(或ASTM D 638M—82)測試QY8911基體在不同溫度下拉伸強度、拉伸模量。根據HB 7402—96(碳纖維復合材料層合板Ⅰ型層間斷裂韌性GⅠC試驗方法)測試干態條件下溫度變化對碳纖維/QY8911層合板Ⅰ型層間斷裂韌性的影響。

(2)試驗結果與討論

對于T300/QY8911體系,各復合材料元件(如筋條和蒙皮)在一次固化成型中的固化溫度為185 ℃,后處理溫度為195 ℃,選擇185、205、220、235 ℃ 4個不同的溫度作為整體成型工藝的上限溫度,研究了溫度對分層缺陷的影響,C掃描結果如圖1所示。

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