复合材料夹层结构蜂窝与面板脱粘研究

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1、壁兰塑堂堇查幽Q型工Ic删删呲M№眦㈨。咄复合材料夹层结构蜂窝与面板脱粘研究ResearchonHoneycombandLaminateDisbondinCompositeSandwichStructure中航通飞研究院有限公司曾小苗罗琳胤邵俊欣杨鉴威【摘要】论述了真空固化炉成型复合材料夹层结构研制中出现的蜂窝与面板脱粘原因及解决方案。通过分析复合材料夹层结构脱粘原因，提出解决方案，并通过工艺试验进行验证，为复合材料夹层结构脱粘分析及解决方案提供参考。关键词：夹层结构脱粘蜂窝固化炉【ABSTRACTlThisarticlemainlydiscussesthedisbo

2、ndproblemandsolutionofvacuumovencuringcom—positesandwichstructure．Throughanalyzingdisbondrea—sonsofcompositesandwichstructure，proposingsolutionsandtheprocesstest，weprovidethesolutionofdisbondingcompositesandwichstructure．Keywords：SandwichstructureDisbondHon·eycombCuringovenDOhl0．16080a．

3、issnl671-833x．2015．S2．150复合材料蜂窝夹层结构由两块高强度的上、下面板夹着一层蜂窝芯组成，重量轻、刚性大，可以大幅度减轻飞机的重量；可设计性强；可以充分发挥复合效应的优点，使材料的受力处于最佳状态。某型复合材料飞机增压舱采用夹层结构真空固化炉整体成型，见图1。零件通过上下半模铺贴成型，零件和成型模具合模后是一个筒形封闭体，只有后端面有一个后压力框开口，零件上的其他开口在零件固化成型后再铣切。增压舱零件面板采用12K东丽T700碳纤维预浸布，夹芯采用纸蜂窝AHN4120，胶膜采用汉高公司EA9696。整个增压舱采用的蜂窝芯子有19ram高的过拉伸

4、蜂窝芯子，12．5ram、25ram和38ram高的正六边形蜂窝芯子。在研制过程中整体化夹层结构出现的问图1复合材料增压舱Fig．1Compositepressurecabin1502015年增iIs2题是：整个增压舱内表面出现了大面积面板分层，夹层结构面板与蜂窝芯子脱粘，见图2。从脱粘零件可以看出胶膜完全没有与蜂窝粘接，全部粘接在复合材料面板上，正常的蜂窝夹层结构固化后，胶膜在蜂窝上形成胶棱，蜂窝与面板的剥离强度值较高。蜂窝与面板脱粘主要原因：(1)该零件合模后成型过程中内外表面受热不均，造成零件内表面没完全固化，内面板分层，蜂窝与面板脱粘；(2)蜂窝高度较高，有1

5、9ram、25mm和38ram的，真空固化压力小，排气不畅，蜂窝与面板脱粘。图2面板与蜂窝脱粘Fig．2Laminateandhoneycombdisbond1解决方案1．1固化过程温度场控制T700碳纤维预浸料固化曲线如图3所示。因成型零件的开敞性不好，内部热空气循环不流畅，造成增压舱零件内部温度场不均匀，零件外表面已达到固化温度，零件内表面还未达到固化温度，引起零件内表面面板分层，蜂窝脱粘。随后通过模拟增压舱零件热分布曲线调整零件固化曲线，调整后的固化曲线见图4。通过固化参数的优化解决了增压舱零件固化温度不均匀问题。1．2零件热分布测试试验一般零件通常只做工装的热

6、分布，但增压舱零件由于形状复杂，结构不通畅，工装的热分布不能代表成型零件的热分布。增压舱零件热分布工艺测试试验：在增压舱成型模具中铺贴一种40层500mmX500mm预浸料铺层，再铺贴一种3／芯／3夹层结构铺层(大小500mm×500mm)，分别在贴膜面和内表面铺层内接人A隙oNA岍cA。MANu呲刊刚GTEcHNo。oGY航空制造技术热电偶。采用图3固化曲线固化，测温曲线表明：零件外表面达到固化温度时零件内表面还未达到固化温度，随着保温时间的延长零件内表面也开始达到固化温度，但零件内表面铺层温度变化剧烈，固化不完全。采用图4固化曲线固化时，通过逐级升温保温的方法，在

7、零件达到固化温度时，零件内外表面温差不明显，完全控制在固化温度偏差范围内，能保证增压舱零件固化完全。150110≯＼型理7030O时间／min图3T700预浸料固化周期Fig．3CuringcycleofT700prepreg(130±5)℃下保温2h(100-I-5)℃下厂——_、一fRn州甲下保掣＼j鬻4-耋5h下廉＼一／升温速率降温速率≤＼／0．2-0．8℃／min——温度3。．0。C／rain＼⋯真空度室温下＼

8、图4T700预浸料增压舱零件固化周期Fig．4CuringcycleofT700prepregpressurecabinpart山塞