卫星用碳纤维复合材料蜂窝夹芯板工艺分析

作者&投稿:藏支 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ M40J碳纤维复合材料具有较高的比强度和比模量,热膨胀系数小,尺寸稳定性好,而且在真空条件下质损率低,是目前我国航天应用卫星结构的主要材料,如卫星天线结构、太阳电池阵基板结构等。本文对M40J碳纤维复合材料面板蜂窝夹层结构成型工艺进行分析研究。

某卫星用M40J碳纤维复合材料面板蜂窝夹层结构板为蜂窝夹芯结构,由上下蒙皮、蜂窝芯通过胶膜胶接成型。虽外形尺寸不大,结构相对简单,但由于其特殊的用途,对制件的表面质量和尺寸精度要求极高,因而也对模具提出了较高的加工精度。铝质模具热胀冷缩对制件的影响较大,反复进罐,模具型面会有微量变形,影响制件的最终质量。在考虑成本等诸多因素的情况下,采用了刚度大、不易变形的45#钢。

将M40J预浸料按复合材料结构板产品结构设计要求下料、铺叠后进行封装。按工艺要求在一定的温度、压力作用下,经真空袋-热压罐法按树脂工艺固化成型。

蜂窝芯材采用芳纶纸蜂窝,由于构件对厚度要求较高,蜂窝外形加工厚度公差控制在0.1mm内,外型由数控加工成型。芳纶纸蜂窝为正六边形,孔格边长3mm,纸材厚度0.05mm,密度48kg/m3。根据使用要求,可成型为带孔或不带孔蜂窝芯。

蜂窝夹层板是一种3层的复合板,由上、下面板和蜂窝芯子组成,由胶粘剂把面板和芯子胶粘在一起。为保证面板厚度,提出2种方案:(1)采用含胶量较高的预浸料,放置吸胶材料进行吸胶,利于吸胶时树脂挥发份的溢出。(2)采用含胶量较低的预浸料,放置脱模布,不放置吸胶材料。通过分析,第一种方案虽有可能增加了导气性,但由于环氧树脂的流动性较好,放置吸胶材料很容易造成贫胶,存在比较大的风险。考虑到复合材料面板较薄,使用脱模布也能起到良好的导气效果,同时能保证制件不贫胶,第二种方案可控性较好。通过试验,确定了预浸料含胶量与蒙皮吸胶材料用量,保证了蒙皮厚度尺寸。

为避免成型后由于面板角度偏差引起的翘曲影响结构板的平面度,对预浸料铺层进行机器自动下料,保证片料角度的准确性。同时,对发泡胶固化厚度进行控制。胶接过程使用的发泡胶的流淌一般为2cm左右,发泡比为1:(1.5~3.5)。若胶膜厚度过薄,固化后不能完全填充蜂窝区,影响制件质量;若胶膜过厚,由于面板较薄,固化后发泡胶填充区域会出现凸起,影响结构件平面度。同时,胶接固化压力的大小及均压板的选取对制件平面度也有不同程度的影响。

通过以上不同参数的试验,确定了发泡胶的厚度及胶接固化压力,确定均压板采用硬质板材,有效保证了卫星碳纤维蜂窝夹层结构板的平面度及整体质量。

各种复合材料成型工艺,详解!
答:夹层结构的复合艺术 夹层复合材料,如玻璃钢夹层,通过预浸、固化和修整,满足高性能需求。泡沫、蜂窝等夹芯结构各具特色,如蜂窝夹芯,强度高且轻质,适用于大型结构。模压成型的精工细作 模压成型涵盖SMC、BMC、TMC等,对树脂、增强材料和辅助材料的选择至关重要。工艺有预混法和预浸法,如SMC,以其...

隐身材料的分类
答:据称美国先进战术战斗机(ATF)结构的50%将采用这一类结构吸波材料,材料牌号为APC(HTX)。国外典型的产品有用于B-2飞机机身和机翼蒙皮的雷达吸波结构,其使用了非圆截面(三叶形、C形)碳纤维和蜂窝夹芯复合材料结构。在该结构中,吸波物质的密度从外向内递增,并把多层透波蒙皮作面层,多层蒙皮与蜂窝芯之间嵌入电阻片,使...

纯碳纤很容易裂
答:不会的。碳纤维复合材料强度很高,通常超过常规钢材。正因为强度高所以不易断裂。碳纤维复合材料的断裂方式是脆性断裂,受力不会永久变形。碳纤维板有多种形式,如碳纤维单层薄板、碳纤维层压板、碳纤维夹芯板和碳纤维蜂窝板等。可能很多人认为碳纤维单层薄板是最容易折断的?其实不然。我们先看看上面的...

机加件装备复合条件
答:复合条件如下:1、复合材料机翼蒙皮、梁的长度尺寸达15到20米,复合材料零件大量采用加筋壁板、蜂窝夹芯结构、二次胶接结构等。2、机加件装备复合材料零件具有零件尺寸大、结构复杂、性能要求高的条件。

碳纤维板的用途有哪些
答:在医疗领域,碳纤维板凭借其高强度、低密度和高X射线透过率的特点,被用于制作医疗床板。这种采用泡沫夹芯的三明治结构,赋予床板超越传统酚醛树脂板、木板和聚碳酸酯板的性能。它不仅提高了医疗设备的耐用性,而且在保护患者的同时,也提升了医疗服务的舒适度和效率。总的来说,碳纤维板以其卓越的性能和...

复合材料有哪些
答:2、按结构特点又分为: ①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑胶、纤维增强金属等。 ②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄;芯材质轻、强度低,但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。 ③细粒复合材料。将硬...

什么是复合材料?
答:根据不同的基材,复合材料可分为两类,一类是金属复合材料,例如铝合金,镁合金等,另一类是非金属复合材料,例如玻璃纤维,石棉纤维等。复合材料的特点:高比强度和_比模量。复合材料的突出优点是比强度和比模量高。如碳纤维增强树脂复合材料的比模量比钢和铝合金高5倍,比强度比钢和铝合金也高3倍以上...

复合材料包括哪三大类
答:复合材料的三大类:细粒复合材料、夹层复合材料、纤维复合材料拓展资料。1、细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中,如弥散强化合金、金属陶瓷等。2、夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄;芯材质轻、强度低,但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。3、...