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熱壓機:復(fù)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(yīng)用的復(fù)合材料整體化結(jié)構(gòu),往往根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和成型質(zhì)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(jīng)歷了多次熱疲勞過程,有研究表明,復(fù)合材料缺陷在熱載荷循環(huán)作用下以橫向?qū)娱g微裂紋和層間分層形式進行擴展。因此,在復(fù)合材料整體成型過程中,有可能因復(fù)合材料結(jié)構(gòu)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(chǎn)生影響,使原有缺陷擴展而導(dǎo)致制件報廢,嚴重時會造成重大的經(jīng)濟損失。目前對分層的研究絕大多數(shù)都是對構(gòu)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(guān)于復(fù)合材料在成型過程中產(chǎn)生的分層缺陷擴展行為及成因相關(guān)研究較少。本文針對復(fù)合材料構(gòu)件熱壓罐成型過程中常見的分層缺陷系統(tǒng)開展復(fù)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(yù)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(jù)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(jù)HB 7402—96(碳纖維復(fù)合材料層合板Ⅰ型層間斷裂韌性GⅠC試驗方法)測試干態(tài)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(jié)果與討論

對于T300/QY8911體系,各復(fù)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(jié)果如圖1所示。

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