复合材料先进加工制造技术的发展与应用.pdf

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1、复合材料先进加工制造技术的发展与应用《上海塑料》2010年第1期(总第149期)复合材料先进加工制造技术的发展与应用梁勇芳，张友强(山东非金属材料研究所，山东济南250031)摘要综述了复合材料先进加工技术对新型武器装备发展的重要性。分别介绍了复合材料焊接、固化、切割、切削、粘接、激光铺层定位和快速成型技术的发展及应用，同时提出了国内相应领域的技术发展方向。关键词复合材料；焊接；固化；切割；黏接；激光铺层定位；快速成型技术中图分类号：TQ325文献标识码：A文章编号：1009—5993(2010

2、)01—0018—04加剂，如色素、填充剂、强化剂等使树脂吸收激光0前言能量Ⅲ。复合材料目前主要的加工技术由于存在工艺1．2感应焊接周期长、成本高、污染环境等弊端，阻碍了复合材料感应焊接的基本原理是基于导体在磁场中产在国防及民用领域中的广泛应用。随着对复合材生感应电流。由于材料内存在电阻，会导致热耗料需求的加大，仅仅采用常规加工技术越来越不能散。加热单元埋留在胶接界面，因此，要求它和复满足使用需求。为此，需要采用复合材料先进加工合材料相匹配是很重要的。磁场可以用来加热石制造技术，以提高效率和解决

3、常规加工方法无法实墨纤维和涂覆镍涂层的石墨纤维。Benatar和现的加工难题。先进加工制造技术集机械、电Gutowski采用热塑性预浸料和涂覆镍涂层的石墨子、光学、信息、管理等最新科学技术于一体，具有纤维进行了焊接试验。在两层聚合物膜之间夹层精密化、自动化、柔性化、集成化、最优化、信息化等的加热单元可以形成很好的胶接]。发展趋势。新型武器装备以及现代航空技术的发1．3超声焊接展，使国内外对先进制造技术的需求El益增长。超声焊接是一种由震动能引起表面激振而耗散成热能，从而导致表面熔化而流动来黏接零

4、件。1复合材料先进加工技术的应用通常为了控制工艺，在焊接的零件之一的表面制成了人为的凹凸面(称为聚能带或导能带)，如两块热复合材料先进加工制造技术主要表现在焊接、塑性复合材料焊接，其中之一要被制成带三角形的固化、切割、切削、黏接、激光铺层定位和快速成型纯热塑性塑料的突棱来作为导能带。对于焊接大等方面。型零件，可以采用两种方法来进行焊接：(1)序列1．1激光焊接焊接法嵌入焊接复合材料时将零件划分成区域，激光焊接是利用激光的能量把工件上加工区连续焊接这些相邻的区域，直至完成整个零件；(2)的材料熔化

5、，使之黏合在一起。由于热塑性树脂易扫描焊接法焊接时零件以恒定速度移动来完成于吸收远红外波段的辐射能，对于二极管激光器产焊接。对PEEK／石墨复合材料焊接表面使用U1一生的近红外光是透光的，大部分能量不被树脂吸tern(全能阻燃)薄膜时，采用序列焊接方法可以获收。这可以在树脂基复合材料中有选择地加入添得非常高的搭接剪切强度，并已成功地用于长1m、直径1m的罐的焊接]。1．4电子束固化收稿日期：2009—10-15电子束固化是辐射固化的一种，主要用于树脂作者简介：梁勇芳(1979-～)，女，博士，主

6、要从事高分子材料改性及加工应用的研究。基复合材料的成型；是应用高能电子束引发预浸料一18一复合材料先进加工制造技术的发展与应用《上海塑料》2010年第1期(总第149期)中的树脂基体发生交联反应。与传统固化工艺比镗、钻、拉、铰、攻丝、磨削等已经有了一定的较，具有很多优点：可以实现室温或者低温固化；节应用[13-14]。约能源；速度快，周期短；适于大型制件；可选择区1．8黏接域；无污染；可连续化操作。国外电子束固化的研复合材料一般使用胶黏剂或溶剂进行黏接。究起步于上世纪8O年代初。法国于上世纪90

7、年具有工艺简便、易于掌握、劳动强度小、生产效率代将该技术应用于火箭发动机壳体；美国陆军采用高、表面平整、外观整洁、成本低等特点。多数热固该技术成功制造了远程光纤制导导弹的整体燃料性树脂基复合材料黏接比较容易，通常采用环氧或箱及其发动机进气道的样件；加拿大采用该技术修改性环氧胶黏剂；热塑性树脂基复合材料黏接可采补了A320飞机的某一整流罩。我国对电子束固用溶剂黏接和胶黏剂黏接，如PVC表面处理后可化技术的研究还处于起步阶段，采用电子束固化制采用含有乙烯基团或合成橡胶的溶剂型胶黏剂进造的复合材料还存

8、在纤维一基体界面较弱，制件的行黏接。目前，有关c／c复合材料黏接技术的文质量稳定性较差等问题]。献报道较少。其使用的耐高温胶黏剂需具有良好1．5激光切割的耐热性能和韧性，如卫星、洲际导弹以及先进超激光切割速度一般超过机械切割速度，对复合音速巡航战斗机上采用的耐高温胶黏剂，多以聚酰材料切割厚度可达几十mm，切割宽度一般为0．1亚胺、聚苯并咪唑或卡十硼烷环氧树脂为主。胶黏t0．5mm。与传统切割法相比，激光切割有很多剂发展越快，黏接技术也发展越好，在设备零件的优点：它能开出狭窄的切口，几乎没有切割残