Page 78 - 《橡塑技术与装备》2022年8期
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橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
与传统的手工 / 半自动复合构件铺层工艺相比， 保纤维方向笔直，与图纸设计方向一致，注意不要折
自动铺放设备生产的复合构件在铺层生产率、铺层劳 叠预浸料。为了尽可能消除层间的空气气泡，预浸料
动量、材料利用率、制造加工精度和生产成本等方面 铺层应真空压实，以帮助零件成型 ；第四步是制真空
具备很大的优势。其铺设生产率比人工铺设高几十倍， 袋，零件铺覆好后，需要在零件表面铺上辅助材料，
适用于制造复杂复合材料结构件。自动铺带技术可以 并用真空袋密封。根据所使用的预浸料，辅助材料的
提高复合材料结构的质量与加工效率，降低生产制造 组合可分为两种方式。一种是 “ 零胶水吸收 ” 预浸料。
成本，减轻结构重量。因此，波音公司的 B787 飞机（主 由于预浸料在固化中不需要去除多余的树脂，因此无
机翼蒙皮、中央机翼和尾翼）、空客 A350XWB 飞机（机 需铺设吸胶材料。辅助材料的组合如图 3 所示。另一
翼蒙皮和中央翼）的制造均采用了该技术。 种是传统的预浸料。在预浸料的制备过程中，纤维被
1.2 热压罐成型 过量的树脂浸渍，为了避免复材零件和吸胶层之间的
热压罐成型工艺是目前复合材料结构件制造过程 粘合，并方便树脂的排出，有必要在零件和粘合层之
中应用最广泛的方法之一。它利用热压罐内的高温压 间添加一层穿孔隔离膜。如图 4 所示。最后，使用真
缩气体对复合材料坯料进行加热和加压，以完成固化 空袋薄膜进行包装，并使用密封条。一面粘贴模具边
目的。热压罐主要由罐门及罐体、风机系统、加热系统、 缘，另一面粘贴真空袋膜 ；第五步是抽真空和检漏，
冷却系统、真空系统、压力系统、控制系统和安全系 将零件推入热压罐之前，要在模具上安装热电偶，以
统等机械辅助设施组成。系统组成如图 2 所示。在复 监测零件固化过程中模具的温度以及零件固化过程中
合材料结构制品的固化过程中，按照工艺和技术要求 工装每个位置的温度。抽真空管路连接好真空袋以后，
完成制品的抽真空、加热和加压，以达到制品固化的 进行抽真空操作，然后再检测真空袋是否泄漏 ；第六
目的。 步是固化，按照相应规范中的固化曲线对零件进行固
化。一般情况下，加热前应将罐内压力增加至规定压
力。在冷却过程中，罐内压力应与固化时保持一致，
只有在零件温度低于 60 ℃时才可卸压 ；第七步是脱
模，零件固化完成后，需要将零件温度降至 60 ℃以下，
才能从热压罐中取出零件。然后再对零件进行机械加
工。
图 2 热压罐成型示意图
热压罐成型具体工艺流程如下 ：
第一步是材料准备，主要是预浸料，根据设计要
求裁剪预浸料 ；第二步是模具准备，在铺放预浸料前 图 3 零吸胶预浸料辅助材料组合
需要用甲乙酮或丙酮等溶剂清洗模具的表面。模具表
热压罐成型技术具有纤维体积含量高、产品重复
面清洁以后，需要将无孔隔离膜或脱模布铺覆在表面，
性好、气孔率低或无气孔率、力学强度可靠等优点。
或者涂上脱模剂 ；第三步是铺层，按照零件图纸技术
热压罐成型固化的主要缺点是能耗高、运行成本高。
要求规定的方向，将切割好的预浸料进行铺层，一层
目前，大型复合材料结构件要在大型或者超大型热压
叠一层铺放。在铺设过程中，应尽可能消除层间包裹
罐内固化，才能保证构件内部质量，因此热压罐的几
的空气。若预浸料有双面保护膜，在铺设一层后，应
何尺寸也在不断增大，以满足大型复合材料构件的加
保留外侧保护膜，并在铺设下一层之前去除之前的保
工要求。目前 , 热压罐都使用先进的加热温度控制系
护膜。铺层作业期间，应特别注意防止残余保护膜混
统和计算机控制系统，可以有效地保证在热压罐工作
入零件中。未铺覆的部位需覆盖无孔隔离膜，并用真
区域周边的温度均匀分布，保证复合材料结构内部质
空袋密封，防止吸湿和粉尘污染。铺设预浸料时，确
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·28· 第 48 卷 第 期
