熱壓罐成型和VARI成型工藝課件

潘利劍航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造基本原理第二課熱壓罐成型和VARI成型工藝潘利劍航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造基本原理熱壓罐成型真空輔助成型內(nèi)容提要熱壓罐成型真空輔助成型內(nèi)容提要2熱壓罐成型熱壓罐成型3熱壓罐成型工藝過程熱壓罐成型工藝熱壓罐成型工藝過程熱壓罐成型工藝4熱壓罐成型工藝第一步：預(yù)浸料制備（纖維浸潤樹脂）熱壓罐成型工藝5手工下料自動下料：拖刀、高頻振蕩刀、超聲刀第二步：預(yù)浸料裁剪（根據(jù)結(jié)構(gòu)幾何尺寸）熱壓罐成型工藝手工下料熱壓罐成型工藝6第三步：預(yù)浸料鋪放手工鋪放：適合小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，工程中需激光投影定位，過程中需要預(yù)壓實自動鋪放：自動鋪帶、自動鋪絲適合大型相對簡單結(jié)構(gòu)熱壓罐成型工藝手工鋪放：適合小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，工程中需激光投影定位，過程中需要7第三步：預(yù)浸料鋪放熱壓罐成型工藝熱壓罐成型工藝8自動鋪帶技術(shù)ATL

優(yōu)點適合大型結(jié)構(gòu)件鋪層大幅度節(jié)省時間、勞力，速度較手工提高10倍節(jié)省原材料，廢品率僅3-5%(手工25-30%)

纖維鋪貼角度更準，重復(fù)性好

應(yīng)用實例A380中央翼盒、尾翼、襟翼，B787機翼蒙皮ATL:AutomatedTapeLaying第三步：預(yù)浸料鋪放熱壓罐成型工藝自動鋪帶技術(shù)ATL優(yōu)點ATL:AutomatedTa9自動鋪絲技術(shù)AFP

優(yōu)點(與ATL相比）適合于大曲面的制件

應(yīng)用實例B787機身，A380后機身非承壓部分AFP:AutomatedFiberPlacement自動鋪絲視頻第三步：預(yù)浸料鋪放熱壓罐成型工藝自動鋪絲技術(shù)AFP優(yōu)點(與ATL相比）AFP:Auto10真空袋透氣氈有孔隔離膜1吸膠氈有孔隔離膜2脫模布預(yù)浸料脫模布脫模劑模具抽真空密封膠帶第四步：封裝熱壓罐成型工藝真空袋抽真空密封膠帶熱壓罐成型工藝11?真空袋：提供真空環(huán)境?透氣氈：保持真空袋內(nèi)均一的真空壓力（分壓）?有孔隔離膜1：防止樹脂流動至透氣氈，但是需要小分子氣體能夠通過至透氣氈?吸膠氈：吸收被擠出而過剩的樹脂?有孔隔離膜2：讓樹脂和小分子氣體能夠通過?脫模布：讓復(fù)合材料制品表面具有布紋便于后續(xù)粘接或噴漆工序，同時脫模布應(yīng)能夠從制件表面剝離?脫模劑：防止樹脂粘住模具表面熱壓罐成型工藝?真空袋：提供真空環(huán)境熱壓罐成型工藝12放輔料、打真空袋熱壓罐成型工藝放輔料、打真空袋熱壓罐成型工藝13熱壓罐固化工藝的設(shè)定，主要包括溫度，壓力，時間，真空度，升溫速率等參數(shù)設(shè)定，不同樹脂體系，固化工藝不同真空壓力外加壓力溫度時間第五步：熱壓罐內(nèi)固化成型樹脂粘度變化熱壓罐成型工藝熱壓罐固化工藝的設(shè)定，主要包括溫度，壓力，時間，真空度，升溫14用于制造B787機身筒體的熱壓罐(23.2×9.1米)熱壓罐成型工藝用于制造B787機身筒體的熱壓罐熱壓罐成型工藝15熱壓罐固化用成型模具

選材原則

足夠的剛度、強度以保證不變形良好的熱傳導(dǎo)性和熱穩(wěn)定性與構(gòu)件相匹配的熱膨脹系數(shù)易于成型和加工，低成本熱壓罐固化用成型模具選材原則16熱壓罐固化典型缺陷

分層由于層間應(yīng)力或制造缺陷引起的層與層之間的分離，即層間的脫膠或開裂?？刂品绞皆O(shè)計和工藝上減小殘余應(yīng)力提高樹脂韌性分層的顯微照片熱壓罐固化典型缺陷分層分層的顯微照片17熱壓罐固化典型缺陷

變形復(fù)合材料制品與設(shè)計標準不符，外形曲率等參量發(fā)生變化的一種缺陷形式

控制方式鋪層設(shè)計(角度、比例、順序)

工藝優(yōu)化(固化溫度、降溫速度)

模具種類(材料類型、結(jié)構(gòu)形式)

強迫矯正(加強筋、施加應(yīng)力)熱壓罐固化典型缺陷變形18熱壓罐固化典型缺陷

孔隙復(fù)合材料成型過程中形成的微觀小孔氣孔孔隙長大到一定程度，成宏觀狀態(tài)出現(xiàn)的一種缺陷形式孔隙氣孔熱壓罐固化典型缺陷孔隙孔隙氣孔19熱壓罐固化典型缺陷

脫粘兩層復(fù)合材料膠接界面之間發(fā)生大面積的脫開現(xiàn)象富脂與貧膠復(fù)合材料制件中部分區(qū)域樹脂含量過高，稱為富脂；部分區(qū)域樹脂含量過低，稱為貧膠。夾雜制造過程中無意間帶進制件中的雜質(zhì)，如顆粒、碎片、膜片等熱壓罐固化典型缺陷脫粘20整體化成型技術(shù)

共固化(Co-curing)兩個或兩個以上的零件經(jīng)一次固化成型而制成一個整體制件的工藝方法

二次膠接(SecondaryBonding)兩個或多個預(yù)固化的復(fù)合材料零件通過膠接而連在一起，其間僅有的化學(xué)或熱的反應(yīng)是膠膜的固化（Boeing定義)

共膠接(Co-bonding)

把一個或多個已經(jīng)固化成型而另一個或多個尚未固化的零件通過膠粘劑(一般為膠膜）在一次固化中固化并膠接成一個整體制件的工藝方法，是共固化與二次膠接的組合。整體化成型技術(shù)共固化(Co-curing)21整體化成型技術(shù)優(yōu)點

減少零件數(shù)目和連接件數(shù)目

易于實現(xiàn)翼身融合體布局

增加機體表面光滑完整程度避免鉆孔，減少構(gòu)件加工損傷A340垂直安定面：零件數(shù)2000件100件A310、A330垂直安定面：零件數(shù)2000件

20件整體化成型技術(shù)優(yōu)點減少零件數(shù)目和連接件數(shù)目A340垂直安定22平尾工藝方案-整體共固化整體化成型實例平尾工藝方案-整體共固化整體化成型實例23平尾外伸盒端工藝方案整體化成型實例平尾外伸盒端工藝方案整體化成型實例24整體化成型技術(shù)風險

成型：大件報廢，風險增大模具：大而復(fù)雜，工裝成本上升檢測：大型件的無損檢測材料：膠粘劑，特殊材料需要在成型與裝配成本之間進行平衡整體化成型技術(shù)風險成型：大件報廢，風險增大需要在成型與裝配25真空樹脂注入成型特點：?衍生自RTM工藝?基本特點與RTM相同?樹脂流動由真空壓力驅(qū)動(與RTM不同)?僅需半面模具，另一面為真空袋?制品一面光滑?低成本工裝設(shè)備?模具通常需要加熱以固化樹脂?生產(chǎn)周期較長?機械化，自動化程度低?制品力學(xué)性能較高，缺陷少?適合制造大型，超大型部件真空輔助工藝液體成型工藝真空樹脂注入成型特點：真空輔助工藝液體成型工藝26大型，超大型殼類部件液體成型工藝真空輔助工藝大型，超大型殼類部件液體成型工藝真空輔助工藝27脫模修整封裝材料鋪放導(dǎo)入樹脂噴涂膠衣配樹脂模具清理，脫模劑的涂抹纖維織物，脫模布，導(dǎo)流網(wǎng)，導(dǎo)流管和真空管密封膠帶，真空袋連接樹脂收集器和真空泵保壓，檢查氣密性脫泡按固化工藝固化1.2VARI成型工藝流程準備模具抽真空脫模修整封裝材料鋪放導(dǎo)入樹脂噴涂膠衣配樹脂模具清理，纖維282.1VARI工藝對樹脂要求

1

黏度低，粘度范圍：0.1-0.3Pa.s;

2

足夠長時間內(nèi)黏度不變，有利于浸透、排氣;

3

可在較低溫度下完全固化;

4

固化時無需額外壓力，只需真空壓力;

5

具有良好的力學(xué)性能，滿足結(jié)構(gòu)使用要求;

6

具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，滿足耐熱要求。2.1VARI工藝對樹脂要求1黏度低，粘度范圍：0292.2VARI工藝樹脂種類聚酯樹脂、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、氰酸酯樹脂等。成本較低，強度和耐熱性較差，主要應(yīng)用于船舶領(lǐng)域。性能相對較高，主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，風機葉片也大多采用環(huán)氧樹脂。2.2VARI工藝樹脂種類聚酯樹脂、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、302.3VARI樹脂低粘度平臺（工藝窗口）預(yù)報樹脂粘度-溫度曲線樹脂粘度-時間曲線對同一種樹脂，通常二者不可兼得VARI樹脂兩個重要工藝參數(shù)：注膠溫度，操作時間根據(jù)具體結(jié)構(gòu)，選擇合適的注膠溫度，同時滿足粘度和工藝操作時間要求VARI樹脂要求：粘度低，操作時間長2.3VARI樹脂低粘度平臺（工藝窗口）預(yù)報樹脂粘度-溫度31最佳交聯(lián)固化溫度范圍起始固化溫度峰值溫度升溫速率0℃/min起始固化溫度（凝膠溫度）升溫速率0℃/min峰值溫度（固化溫度）2.4樹脂固化特性不同升溫速率下樹脂體系的DSC分析外推法求升溫速率為0℃/min固化起始溫度和峰值溫度樹脂固化溫度最佳交聯(lián)固化溫度范圍起始固化溫度峰值溫度升溫速率0℃/min322.4樹脂固化特性等溫DSC掃描固化時間2.4樹脂固化特性等溫DSC掃描固化時間332.5NCF織物NCF（non-crimpfabrics）織物是利用先進的經(jīng)編技術(shù)將連續(xù)的長纖維經(jīng)多層平直鋪放并進行Z向縫合而形成的無卷曲的定向結(jié)構(gòu)織物。NCF織物普通機織物2.5NCF織物NCF（non-crimpfabrics342.5NCF織物（1）更好的拉伸性能；（3）更高的損傷容限；與普通織物結(jié)構(gòu)上的差別：NCF織物的紗線是伸直而相互平行的，而普通織物的線是卷曲的。NCF織物為多層結(jié)構(gòu)，目前最多可達八層，而普通織物一般只有兩層。NCF織物各層之間用縫線線縫合，紗線不容易移動，而普通織物的紗線容易滑動。與普通織物性能上的差別（2）更高的抗疲勞性能；（4）更好的浸潤性，更高的工作效率。2.5NCF織物（1）更好的拉伸性能；與普通織物性能上的差353.1VARI成型的主要問題出現(xiàn)干斑、干區(qū)；（局部滲透率變化、流道效應(yīng)等）夾雜氣泡；（漏氣、樹脂脫泡不干凈，小分子揮發(fā)等）厚度或纖維體積含量不均勻；（壓力梯度等）1432纖維體積含量低。（固化壓力低，不超過一個大氣壓力等）3.1VARI成型的主要問題出現(xiàn)干斑、干區(qū)；（局部滲透率變361采用粘度低、力學(xué)性能好的樹脂;2樹脂粘度應(yīng)在0.1~0.3Pa·s范圍內(nèi)，便于流動和滲透;3足夠長時間內(nèi)樹脂粘度不超出0.3Pa·s;4樹脂對纖維浸潤角小于8°;5足夠的真空度，真空度不低于-97KPa;6選擇合適的導(dǎo)流介質(zhì)，利于樹脂流動和滲透;7保證良好的密封，防止空氣進入體系而產(chǎn)生氣泡;8合理的流道設(shè)計，避免缺陷的產(chǎn)生。3.2VARI成型的技術(shù)要求1采用粘度低、力學(xué)性能好的樹脂;3.2VARI成型的技術(shù)374.1VARI成型厚度影響因素123織物所受的凈壓力織物的壓縮特性織物與樹脂的相互作用VARI成型厚度4.1VARI成型厚度影響因素123織物所受的凈壓力織物的384.2VARI成型壓力分析為總壓力（大氣壓力，且保持不變）樹脂壓力預(yù)成型體所受的凈壓力4.2VARI成型壓力分析為總壓力樹脂壓力預(yù)成型體所受的凈39樹脂吸注前樹脂吸注過程中樹脂吸注完織物處于干態(tài)，凈壓力為大力樹脂浸入后，樹脂承擔一部分壓力，織物凈壓力減小樹脂管關(guān)閉，樹脂壓力減小，織物凈壓力增大4.2VARI成型壓力分析樹脂吸注前樹脂吸注過程中樹脂吸注完織物處于干態(tài)，凈壓力為大力404.3VARI成型厚度監(jiān)測VARI成型厚度監(jiān)測裝置渦流傳感器控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.3VARI成型厚度監(jiān)測VARI成型厚度監(jiān)測裝置渦流傳感41厚度監(jiān)測結(jié)果第一階段：樹脂吸注，織物厚度迅速增大第二階段持續(xù)注膠，厚度基本不變化第三階段：注膠結(jié)束，關(guān)閉樹脂管，厚度迅速減小4.3VARI成型厚度監(jiān)測厚度監(jiān)測結(jié)果第一階段：第二階段第三階段：4.3VARI成型42流道設(shè)計最VARI工藝的主要部分之一，包括樹脂流道和真空管路設(shè)計。合理的流道設(shè)計避免樹脂發(fā)生干涉以及制件干斑的形成縮短樹脂滲透時間5.1VARI成型的流道設(shè)計流道設(shè)計最VARI工藝的主要部分之一，包括樹脂流道和真空管路43干斑（樹脂浸漬不充分的區(qū)域）干區(qū)（樹脂完全未浸漬的區(qū)域）流道設(shè)計不合理，容易形成干班和干區(qū)等嚴重缺陷！5.1VARI成型的流道設(shè)計干斑（樹脂浸漬不充分的區(qū)域）干區(qū)（樹脂完全未浸漬的區(qū)域）44為保持樹脂凝膠前模腔內(nèi)的持續(xù)真空度，需要連續(xù)不斷抽真空排出模腔內(nèi)的氣體，由于樹脂粘度相對較低，如果真空通道設(shè)置不合理，抽氣的同時容易將大量的樹脂，從而導(dǎo)致制品大面缺膠。過抽真空通道設(shè)置不合理，容易導(dǎo)致過抽！5.1VARI成型的流道設(shè)計為保持樹脂凝膠前模腔內(nèi)的持續(xù)真空度，需要連續(xù)不斷抽真空排出模455.2VARI成型樹脂流道設(shè)計方式高滲透介質(zhì)型溝槽型在模具表面上加工導(dǎo)流槽;將高滲透介質(zhì)（導(dǎo)流網(wǎng)）鋪放在增強體表面，樹脂從增強體表面向內(nèi)部滲透。在泡沫芯材上開孔或制槽來作為樹脂流動的通道;橫向與縱向的混合流動，形成拋物線狀樹脂流動前鋒兩種形式混合在模具上加工一個或幾個主要的溝槽作為進膠的通道，用導(dǎo)流介質(zhì)將樹脂快速分散。開孔開槽夾芯材料中樹脂流動5VARI成型的流道設(shè)計與模擬5.2VARI成型樹脂流道設(shè)計方式高滲透介質(zhì)型溝槽型在模具465.3VARI成型樹脂流道設(shè)計原則1盡可能縮短樹脂流動距離，縮短樹脂流動時間，且各流道之間樹脂流動距離盡量保持一致；2保證樹脂流動在樹脂的工藝操作時間內(nèi)完成。3流道之間不能發(fā)生干涉。但對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如沒有更為合適的流道設(shè)計方法，可以在干涉區(qū)域增加快速通道，保證在干涉區(qū)域的樹脂通暢。5.3VARI成型樹脂流道設(shè)計原則1盡可能縮短樹脂流動距離47由于在實際構(gòu)件的流道設(shè)計過程中，往往需要采用多種樹脂流道組合，只靠工藝實驗很難準確掌握樹脂在預(yù)成型體中的流動狀態(tài)，而且還需要消耗大量的人力和原材料。所以，通常采用數(shù)值模擬軟件模擬樹脂流動行為，并對VARI工藝流道進行設(shè)計。5.4VARI成型樹脂流動模擬由于在實際構(gòu)件的流道設(shè)計過程中，往往需要采用多種樹脂48PAM-RTM是針對RTM、VARI等液體成型工藝開發(fā)的專業(yè)三維過程模擬軟件能夠方便地模擬出樹脂在預(yù)成型體內(nèi)的流動狀態(tài)、壓力分布及充模時間等可以節(jié)約大量的人力和物力為VARI工藝的流道設(shè)計、工藝中瑕疵點的排除起著重要作用5.4VARI成型樹脂流動模擬PAM-RTM是針對RTM、VARI等液體成型工藝開發(fā)的49上端面下端面肋方案1方案3加筋壁板構(gòu)件方案1：滲透速度最快，通道干涉。方案2：沒有干涉，速度過慢。方案3：沒有干涉，速度較快。5.4VARI成型樹脂流動模擬上端面下端面肋方案1方案3加筋壁板構(gòu)件方案1：滲透速度最快，50

復(fù)合材料VARI成型技術(shù)已成為十分具有活力的復(fù)合材料低成本技術(shù)，但我國對這項技術(shù)的研究起步較晚，技術(shù)不是很成熟，以下幾個方面有待于我們進一步研究：

1低粘度、高性能、工藝時間期長的VARI樹脂基體的開發(fā)；

2VARI工藝過程影響參數(shù)的系統(tǒng)化研究；

3制品缺陷形成機理和影響因素的研究；

4

數(shù)值模擬的細觀化和精確化研究；

5模擬和實踐操作相結(jié)合，提高VARI工藝的技術(shù)水平。結(jié)束語復(fù)合材料VARI成型技術(shù)已成為十分具有活力的51熱壓罐成型和VARI成型工藝課件潘利劍航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造基本原理第二課熱壓罐成型和VARI成型工藝潘利劍航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造基本原理熱壓罐成型真空輔助成型內(nèi)容提要熱壓罐成型真空輔助成型內(nèi)容提要54熱壓罐成型熱壓罐成型55熱壓罐成型工藝過程熱壓罐成型工藝熱壓罐成型工藝過程熱壓罐成型工藝56熱壓罐成型工藝第一步：預(yù)浸料制備（纖維浸潤樹脂）熱壓罐成型工藝57手工下料自動下料：拖刀、高頻振蕩刀、超聲刀第二步：預(yù)浸料裁剪（根據(jù)結(jié)構(gòu)幾何尺寸）熱壓罐成型工藝手工下料熱壓罐成型工藝58第三步：預(yù)浸料鋪放手工鋪放：適合小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，工程中需激光投影定位，過程中需要預(yù)壓實自動鋪放：自動鋪帶、自動鋪絲適合大型相對簡單結(jié)構(gòu)熱壓罐成型工藝手工鋪放：適合小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，工程中需激光投影定位，過程中需要59第三步：預(yù)浸料鋪放熱壓罐成型工藝熱壓罐成型工藝60自動鋪帶技術(shù)ATL

優(yōu)點適合大型結(jié)構(gòu)件鋪層大幅度節(jié)省時間、勞力，速度較手工提高10倍節(jié)省原材料，廢品率僅3-5%(手工25-30%)

纖維鋪貼角度更準，重復(fù)性好

應(yīng)用實例A380中央翼盒、尾翼、襟翼，B787機翼蒙皮ATL:AutomatedTapeLaying第三步：預(yù)浸料鋪放熱壓罐成型工藝自動鋪帶技術(shù)ATL優(yōu)點ATL:AutomatedTa61自動鋪絲技術(shù)AFP

優(yōu)點(與ATL相比）適合于大曲面的制件

應(yīng)用實例B787機身，A380后機身非承壓部分AFP:AutomatedFiberPlacement自動鋪絲視頻第三步：預(yù)浸料鋪放熱壓罐成型工藝自動鋪絲技術(shù)AFP優(yōu)點(與ATL相比）AFP:Auto62真空袋透氣氈有孔隔離膜1吸膠氈有孔隔離膜2脫模布預(yù)浸料脫模布脫模劑模具抽真空密封膠帶第四步：封裝熱壓罐成型工藝真空袋抽真空密封膠帶熱壓罐成型工藝63?真空袋：提供真空環(huán)境?透氣氈：保持真空袋內(nèi)均一的真空壓力（分壓）?有孔隔離膜1：防止樹脂流動至透氣氈，但是需要小分子氣體能夠通過至透氣氈?吸膠氈：吸收被擠出而過剩的樹脂?有孔隔離膜2：讓樹脂和小分子氣體能夠通過?脫模布：讓復(fù)合材料制品表面具有布紋便于后續(xù)粘接或噴漆工序，同時脫模布應(yīng)能夠從制件表面剝離?脫模劑：防止樹脂粘住模具表面熱壓罐成型工藝?真空袋：提供真空環(huán)境熱壓罐成型工藝64放輔料、打真空袋熱壓罐成型工藝放輔料、打真空袋熱壓罐成型工藝65熱壓罐固化工藝的設(shè)定，主要包括溫度，壓力，時間，真空度，升溫速率等參數(shù)設(shè)定，不同樹脂體系，固化工藝不同真空壓力外加壓力溫度時間第五步：熱壓罐內(nèi)固化成型樹脂粘度變化熱壓罐成型工藝熱壓罐固化工藝的設(shè)定，主要包括溫度，壓力，時間，真空度，升溫66用于制造B787機身筒體的熱壓罐(23.2×9.1米)熱壓罐成型工藝用于制造B787機身筒體的熱壓罐熱壓罐成型工藝67熱壓罐固化用成型模具

選材原則

足夠的剛度、強度以保證不變形良好的熱傳導(dǎo)性和熱穩(wěn)定性與構(gòu)件相匹配的熱膨脹系數(shù)易于成型和加工，低成本熱壓罐固化用成型模具選材原則68熱壓罐固化典型缺陷

分層由于層間應(yīng)力或制造缺陷引起的層與層之間的分離，即層間的脫膠或開裂?？刂品绞皆O(shè)計和工藝上減小殘余應(yīng)力提高樹脂韌性分層的顯微照片熱壓罐固化典型缺陷分層分層的顯微照片69熱壓罐固化典型缺陷

變形復(fù)合材料制品與設(shè)計標準不符，外形曲率等參量發(fā)生變化的一種缺陷形式

控制方式鋪層設(shè)計(角度、比例、順序)

工藝優(yōu)化(固化溫度、降溫速度)

模具種類(材料類型、結(jié)構(gòu)形式)

強迫矯正(加強筋、施加應(yīng)力)熱壓罐固化典型缺陷變形70熱壓罐固化典型缺陷

孔隙復(fù)合材料成型過程中形成的微觀小孔氣孔孔隙長大到一定程度，成宏觀狀態(tài)出現(xiàn)的一種缺陷形式孔隙氣孔熱壓罐固化典型缺陷孔隙孔隙氣孔71熱壓罐固化典型缺陷

脫粘兩層復(fù)合材料膠接界面之間發(fā)生大面積的脫開現(xiàn)象富脂與貧膠復(fù)合材料制件中部分區(qū)域樹脂含量過高，稱為富脂；部分區(qū)域樹脂含量過低，稱為貧膠。夾雜制造過程中無意間帶進制件中的雜質(zhì)，如顆粒、碎片、膜片等熱壓罐固化典型缺陷脫粘72整體化成型技術(shù)

共固化(Co-curing)兩個或兩個以上的零件經(jīng)一次固化成型而制成一個整體制件的工藝方法

二次膠接(SecondaryBonding)兩個或多個預(yù)固化的復(fù)合材料零件通過膠接而連在一起，其間僅有的化學(xué)或熱的反應(yīng)是膠膜的固化（Boeing定義)

共膠接(Co-bonding)

把一個或多個已經(jīng)固化成型而另一個或多個尚未固化的零件通過膠粘劑(一般為膠膜）在一次固化中固化并膠接成一個整體制件的工藝方法，是共固化與二次膠接的組合。整體化成型技術(shù)共固化(Co-curing)73整體化成型技術(shù)優(yōu)點

減少零件數(shù)目和連接件數(shù)目

易于實現(xiàn)翼身融合體布局

增加機體表面光滑完整程度避免鉆孔，減少構(gòu)件加工損傷A340垂直安定面：零件數(shù)2000件100件A310、A330垂直安定面：零件數(shù)2000件

20件整體化成型技術(shù)優(yōu)點減少零件數(shù)目和連接件數(shù)目A340垂直安定74平尾工藝方案-整體共固化整體化成型實例平尾工藝方案-整體共固化整體化成型實例75平尾外伸盒端工藝方案整體化成型實例平尾外伸盒端工藝方案整體化成型實例76整體化成型技術(shù)風險

成型：大件報廢，風險增大模具：大而復(fù)雜，工裝成本上升檢測：大型件的無損檢測材料：膠粘劑，特殊材料需要在成型與裝配成本之間進行平衡整體化成型技術(shù)風險成型：大件報廢，風險增大需要在成型與裝配77真空樹脂注入成型特點：?衍生自RTM工藝?基本特點與RTM相同?樹脂流動由真空壓力驅(qū)動(與RTM不同)?僅需半面模具，另一面為真空袋?制品一面光滑?低成本工裝設(shè)備?模具通常需要加熱以固化樹脂?生產(chǎn)周期較長?機械化，自動化程度低?制品力學(xué)性能較高，缺陷少?適合制造大型，超大型部件真空輔助工藝液體成型工藝真空樹脂注入成型特點：真空輔助工藝液體成型工藝78大型，超大型殼類部件液體成型工藝真空輔助工藝大型，超大型殼類部件液體成型工藝真空輔助工藝79脫模修整封裝材料鋪放導(dǎo)入樹脂噴涂膠衣配樹脂模具清理，脫模劑的涂抹纖維織物，脫模布，導(dǎo)流網(wǎng)，導(dǎo)流管和真空管密封膠帶，真空袋連接樹脂收集器和真空泵保壓，檢查氣密性脫泡按固化工藝固化1.2VARI成型工藝流程準備模具抽真空脫模修整封裝材料鋪放導(dǎo)入樹脂噴涂膠衣配樹脂模具清理，纖維802.1VARI工藝對樹脂要求

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黏度低，粘度范圍：0.1-0.3Pa.s;

2

足夠長時間內(nèi)黏度不變，有利于浸透、排氣;

3

可在較低溫度下完全固化;

4

固化時無需額外壓力，只需真空壓力;

5

具有良好的力學(xué)性能，滿足結(jié)構(gòu)使用要求;

6

具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，滿足耐熱要求。2.1VARI工藝對樹脂要求1黏度低，粘度范圍：0812.2VARI工藝樹脂種類聚酯樹脂、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、雙馬樹脂、氰酸酯樹脂等。成本較低，強度和耐熱性較差，主要應(yīng)用于船舶領(lǐng)域。性能相對較高，主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，風機葉片也大多采用環(huán)氧樹脂。2.2VARI工藝樹脂種類聚酯樹脂、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、822.3VARI樹脂低粘度平臺（工藝窗口）預(yù)報樹脂粘度-溫度曲線樹脂粘度-時間曲線對同一種樹脂，通常二者不可兼得VARI樹脂兩個重要工藝參數(shù)：注膠溫度，操作時間根據(jù)具體結(jié)構(gòu)，選擇合適的注膠溫度，同時滿足粘度和工藝操作時間要求VARI樹脂要求：粘度低，操作時間長2.3VARI樹脂低粘度平臺（工藝窗口）預(yù)報樹脂粘度-溫度83最佳交聯(lián)固化溫度范圍起始固化溫度峰值溫度升溫速率0℃/min起始固化溫度（凝膠溫度）升溫速率0℃/min峰值溫度（固化溫度）2.4樹脂固化特性不同升溫速率下樹脂體系的DSC分析外推法求升溫速率為0℃/min固化起始溫度和峰值溫度樹脂固化溫度最佳交聯(lián)固化溫度范圍起始固化溫度峰值溫度升溫速率0℃/min842.4樹脂固化特性等溫DSC掃描固化時間2.4樹脂固化特性等溫DSC掃描固化時間852.5NCF織物NCF（non-crimpfabrics）織物是利用先進的經(jīng)編技術(shù)將連續(xù)的長纖維經(jīng)多層平直鋪放并進行Z向縫合而形成的無卷曲的定向結(jié)構(gòu)織物。NCF織物普通機織物2.5NCF織物NCF（non-crimpfabrics862.5NCF織物（1）更好的拉伸性能；（3）更高的損傷容限；與普通織物結(jié)構(gòu)上的差別：NCF織物的紗線是伸直而相互平行的，而普通織物的線是卷曲的。NCF織物為多層結(jié)構(gòu)，目前最多可達八層，而普通織物一般只有兩層。NCF織物各層之間用縫線線縫合，紗線不容易移動，而普通織物的紗線容易滑動。與普通織物性能上的差別（2）更高的抗疲勞性能；（4）更好的浸潤性，更高的工作效率。2.5NCF織物（1）更好的拉伸性能；與普通織物性能上的差873.1VARI成型的主要問題出現(xiàn)干斑、干區(qū)；（局部滲透率變化、流道效應(yīng)等）夾雜氣泡；（漏氣、樹脂脫泡不干凈，小分子揮發(fā)等）厚度或纖維體積含量不均勻；（壓力梯度等）1432纖維體積含量低。（固化壓力低，不超過一個大氣壓力等）3.1VARI成型的主要問題出現(xiàn)干斑、干區(qū)；（局部滲透率變881采用粘度低、力學(xué)性能好的樹脂;2樹脂粘度應(yīng)在0.1~0.3Pa·s范圍內(nèi)，便于流動和滲透;3足夠長時間內(nèi)樹脂粘度不超出0.3Pa·s;4樹脂對纖維浸潤角小于8°;5足夠的真空度，真空度不低于-97KPa;6選擇合適的導(dǎo)流介質(zhì)，利于樹脂流動和滲透;7保證良好的密封，防止空氣進入體系而產(chǎn)生氣泡;8合理的流道設(shè)計，避免缺陷的產(chǎn)生。3.2VARI成型的技術(shù)要求1采用粘度低、力學(xué)性能好的樹脂;3.2VARI成型的技術(shù)894.1VARI成型厚度影響因素123織物所受的凈壓力織物的壓縮特性織物與樹脂的相互作用VARI成型厚度4.1VARI成型厚度影響因素123織物所受的凈壓力織物的904.2VARI成型壓力分析為總壓力（大氣壓力，且保持不變）樹脂壓力預(yù)成型體所受的凈壓力4.2VARI成型壓力分析為總壓力樹脂壓力預(yù)成型體所受的凈91樹脂吸注前樹脂吸注過程中樹脂吸注完織物處于干態(tài)，凈壓力為大力樹脂浸入后，樹脂承擔一部分壓力，織物凈壓力減小樹脂管關(guān)閉，樹脂壓力減小，織物凈壓力增大4.2VARI成型壓力分析樹脂吸注前樹脂吸注過程中樹脂吸注完織物處于干態(tài)，凈壓力為大力924.3VARI成型厚度監(jiān)測VARI成型厚度監(jiān)測裝置渦流傳感器控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4.3VARI成型厚度監(jiān)測VARI成型厚度監(jiān)測裝置渦流傳感93厚度監(jiān)測結(jié)果第一階段：樹脂吸注，織物厚度迅速增大第二階段持續(xù)注膠，厚度基本不變化第三階段：注膠結(jié)束，關(guān)閉樹脂管，厚度迅速減小4.3VARI成型厚度監(jiān)測厚度監(jiān)測結(jié)果第一階段：第二階段第三階段：4.3VARI成型94流道設(shè)計最VARI工藝的主要部分之一，包括樹脂流道和真空管路設(shè)計。合理的流道設(shè)計避免樹脂發(fā)生干涉以及制件干斑的形成縮短樹脂滲透時間5.1VARI成型的流道設(shè)計流道設(shè)計最VARI工藝的主要部分之一，包括樹脂流道和真空管路95干斑（樹脂浸漬不充分的區(qū)域）干區(qū)（樹脂完全未浸漬的區(qū)域）流道設(shè)計不合理，容易形成干班和干區(qū)等嚴重缺陷！5.1VARI成型的流道設(shè)計干斑（樹脂浸漬不充分的區(qū)域）干區(qū)（樹脂完全未浸漬的區(qū)域）96為保持樹脂凝膠前模腔內(nèi)的持續(xù)真空度，需要連續(xù)不斷抽真空排出模腔內(nèi)的氣體，由于樹脂