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一文详细了解热塑性复合材料的加工及技术现状(全文典藏版)原创2023-07-26 09:36·钱鑫博士过去的十五年中飞机制造商一直使用热塑性复合材料作为结构复合材料来提高其韧性和耐久性热塑性复合材料的结构应用范围广泛从引擎吊架门到前缘再到横梁和支架本文详细介绍推动热塑性复合材料在当今航空航天领域应用的关键因素、常见的热塑性复合材料形式介绍了热塑性复合材料优缺点以及常见的加工工艺01 驱动因素分析原始设备制造商——OEM厂商最近对热塑性塑料表现出了越来越大的兴趣虽然选择热塑性复合材料的原因很多但一些关键要求助长了这一趋势概述起来主要包括以下三点原因:其一由于自动化解决方案和极低空隙热塑性装置的生产可以在不使用高压釜的情况下生产具有极低空隙含量的热塑性结构诸如Automated Dynamics、ACM/Experion、Fiberforge和Cutting Dynamics等零件和设备供应商已经开发出独特的机器技术来优化热塑性复合材料零件的制造其二由于热塑性塑料能够通过感应或电阻焊接方法进行熔焊这为通过消除紧固件来降低重量和成本提供了一种有效的方法如Fokker Aerostructures通过使用感应焊接生产Gulfstream湾流 G650商务飞机的尾翼组件与热固性复合材料结构相比该结构的成本降低了20%重量减轻了10%其三复合材料机身的改变导致了金属结构支架的拆除以及相应的电偶腐蚀影响热塑性复合材料具有优异的阻燃性和结构特性热塑性塑料还引入了具有成本效益的技术(热成型或压缩成型)来生产各种金属支架此外大多数新的自动化解决方案都需要低空隙率热塑性预浸料而低空隙含量的胶带在高效的制造自动化胶带解决方案中很有用因此在这一过程中具有固有低空隙率和良好浸渍丝束的原始材料更受青睐02 高分子技术半结晶态和无定形(amorphous非晶态)是热塑性聚合物的两种类型无定形热塑性塑料不会形成晶体结构在玻璃化转变温度(glass transition temperatureTg)以下聚合物分子为固体聚合物可以在高于Tg的温度下成型因为有足够的能量使分子相互移动与半结晶聚合物相比非晶态热塑性聚合物通常可以在接近其Tg的温度下进行模塑无定形热塑性塑料的一个局限性在于它们对特定溶剂的抵抗力较差半结晶聚合物具有非晶态的区域和聚合物紧密堆积在晶格中的区域零件成型过程中采用的冷却速度和聚合物类型都会影响单个零件的结晶度目前复合材料中使用的主要热塑性塑料包括:聚醚酮酮(Poly‐ether‐ketone‐ketone PEKK)–半结晶聚醚醚酮(Poly‐ether‐ether‐ketonePEEK)–半结晶聚苯硫醚(Poly‐phenylene‐sulfidePPS)–半结晶尼龙(Nylons)–无定形或半结晶聚醚酰亚胺(Poly-ether‐imidePEI)-非晶态03 材料形式热塑性复合材料主要有三种材料形式第一类是使用普通玻璃纤维或碳纤维编织的织物预浸料织物内包含热塑性树脂这些材料主要用于非常大的连续结构例如尾部升降机、襟翼和前缘等如东丽先进复合材料公司(Toray Advanced CompositesTAC)提供的玻璃纤维或碳纤维织物并选用PEEK、PEI、PA和PPS树脂为基体第二类是增强热塑性层压板这些材料是多层取向的层压板分为1至20层长度从12英尺到4英尺不等RTL层压板经过高温和高压热成型程序以获得高粘度热塑性树脂的强纤维束浸渍在陶瓷加热器下加热数分钟可实现层压板快速加热然后移至热成型压力机中在不到五分钟的时间内即可生产出复杂的零件第三类是热塑性胶带(Thermoplastic unitapes)其宽度通常从1/8英寸的狭缝带(或短切模塑料等级)到6至12英寸度这种材料形式的优点是能够使用纤维铺放设备和自动铺带以获得最佳效率通过连续压缩成型、胶带铺设或纤维胶带原位铺放这种材料形式可提供更大范围的自动化解决方案04 热塑性复合材料性能优势热塑性复合材料成熟应用已经有数十年的历史了热塑性复合材料的系列优点如下所示:能够在短周期时间内实现零部件的热成型制造具有优异的抗损伤性和韧性水分吸收率低可以在室温下储存这就使得可以不受时间限制而生产更大的结构零件可以重新成型阻燃性存在零件制造替代方案这些替代方案可以避免使用高压釜空隙含量极低与热固性复合材料相比热塑性复合材料的一些局限性包括如下几个方面:原材料的初始成本往往会更高加工温度较高工装模具通常具有较高的成本传统的零件制造商可能不熟悉现代的热塑性复合材料加工技术05 热塑性复合材料典型特性在结构应用中使用复合材料的风险之一是如果零件内部存在小缺陷复合材料能够抵抗裂纹扩展并且能够吸收能量而不会在冲击时发生开裂与热固性塑料相比热塑性复合材料通常具有更高的韧性这是一个额外的好处因为即使存在内部损坏复合材料也通常不会表现出表面损坏高韧性——热塑性复合材料已被证明在典型的航空航天测试中表现出更高的韧性对于复合材料而言当发生内部裂纹时表面可以保持不变因此拥有一个能够抵抗裂纹扩展且不易受到损坏的基体系统是一大好处室温保存——热塑性预浸料可以保持在室温下而不会降低性能因为热塑性复合材料无需担心化学反应这消除了对冷藏运输和冷藏的要求而冷藏往往会使热固性复合材料的物流变得更加复杂由于不用考虑超时时间因此也可以使用更复杂的零件再成型——热塑性材料可以重新成型加工因为热塑性树脂可以多次冷却和加热而不会影响性能使用后的零件可以分解并用作压缩成型或注射成型等替代工艺的原料更高的加工温度——使用热塑性复合材料时一个要考虑的问题是要求在明显高于玻璃化转变温度的温度下加工聚合物玻璃化转变温度通常被视为聚合物的使用温度下表总结了各种热塑性聚合物的玻璃化转变温度和工艺温度06 常见成型工艺自动化工艺的新发展正在降低制造热塑性零件的成本这些发展满足了复合材料工业降低复合材料零件加工成本的需求由于热塑性塑料的性质目前有许多此类技术可用于有效且经济地生产零件热塑性塑料可在加工温度下迅速形成由于不进行化学反应因此标准的热塑性塑料固化循环要求材料保持在加工温度下直到整个零件达到加工温度为止一台压力机可用于将许多热塑性塑料成型并具有高效的循环时间不同公司正在生产几种自动化工艺来以优化热塑性零件的质量和制造速度最广泛且普遍的成型技术包括以下几个方面:6.1 自动纤维铺放和胶带铺放不少制造商正在使用缝隙带和热塑性复合材料丝束来生产零件将胶带在一定的温度和压力下放置在工具或心轴上在放置过程中使材料固化这意味着不需要其他处理纤维自动铺放由于该过程中工艺压力相对较低因此至关重要的是该过程中使用的单元胶具有非常低的空隙率6.2 热成型热塑性复合材料的热成型类似于通常用于非增强塑料的热成型程序固化的热塑性层压板通常使用红外线加热器加热到加工温度该加热器需要几秒钟到几分钟才能将零件加热到所需的温度将其移至冲压工位在此使用阴模和阳模进行零件成型零件成形过程的总持续时间通常少于5分钟自动化生产装置可以使用机械有效地铺设热塑性塑料带其纤维方向在设计中规定使用局部加热源将帘布层粘合在一起随后的坯料被压制并热成型成零件6.3 连续压缩成型(CCM)CCM(Continuous Compression Molding)是一种半连续的自动化制造技术能够吸收热塑性复合材料并制造几乎无限制长度的平板或高度成型的型材CCM工艺主要优势在于具有更高的生产力更高的质量和尺寸一致性而且能够节约能源CCM工艺具有更高的质量一致性07 结束语目前在结构复合材料领域有多种材料可供选择但复合材料行业正致力于寻找一种具有成本效益的制造方法来帮助降低零件的总成本降低成本其中的一个关键重点是在不使用高压釜的情况下制造零件用热塑性聚合物增强的复合材料为制造工程师和设计师提供了一系列不同的工艺使零件能够可靠、快速地生产出来凭借高韧性、室温存储、几乎无限的保质期、通过焊接将结构结合的能力以及现代自动化技术等优势热塑性复合材料将继续在越来越多的应用中发挥重要作用

年轻的陈宝莲内心充满了矛盾和痛苦,她渴望逃离这个令她窒息的环境,但现实的枷锁却紧紧束缚着她。这时候就有人会问了,既然国产础滨芯片比国外的要强,为啥还得进口国外芯片呢?

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但(顿补苍)我(奥辞)们(惭别苍)又(驰辞耻)能(狈别苍驳)说(厂丑耻辞)什(厂丑颈)么(惭别)。

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这(窜丑别)一(驰颈)举(闯耻)动(顿辞苍驳),不(叠耻)仅(闯颈苍)展(窜丑补苍)现(齿颈补苍)了(尝颈补辞)他(罢补)对(顿耻颈)蒙(惭别苍驳)嘉(闯颈补)慧(贬耻颈)的(顿别)维(奥别颈)护(贬耻),更(骋别苍驳)体(罢颈)现(齿颈补苍)了(尝颈补辞)他(罢补)的(顿别)宽(碍耻补苍)容(搁辞苍驳)和(贬别)理(尝颈)解(闯颈别)。

所以,选择产物时一定要擦亮眼睛,然后在结合自己的需求购买,别再被坑了。可我第一次见到的虎子是坐在一张轮椅上被推进病房的。学生沉迷“强奸女教师”游戏冲新闻中心冲新浪网

原创2024-07-07 23:04·潇湘晨报

发布于:荣县
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