复合材料半豆荚杆动模先进拉挤技术研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sunleilong
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复合材料豆荚杆是空间可展开结构的重要部件之一。低成本、高质量的超长半豆荚杆制造技术是开展复合材料豆荚杆应用研究的关键所在。目前国内外已经展开了相关的研究,主要使用热压罐成型和烘箱固化成型工艺来制备豆荚杆,但受到相关设备尺寸、技术条件以及实际生产成本等多方面的限制,难以制备长度超过20米的超长半豆荚杆。本文参考学习国内外豆荚杆研究的相关技术及经验,结合先进拉挤技术,提出了动模先进拉挤技术(Moving Mold Advanced Pultrusion MMADP)的豆荚杆制造新方法。首先,本文提出了半豆荚杆的MMADP工艺方案。通过热压装置对预浸料坯体的连续固化、逆向拉挤来实现超长半豆荚杆的制备。通过对采用ADP工艺制造半豆荚杆的工艺流程进行分析,完成了拉挤系统放卷装置、热压装置、夹持装置、温控装置、动作控制装置的参数分析和系统搭建。根据工艺流程的要求,完成了动模先进拉挤设备电气控制方案的规划和设计,以西门子S7-200PLC为控制核心,设计了可自由切换的自动和手动两种系统控制模式。通过PLC+伺服电机实现了对热压装置运动位移和速度的控制,设计了触摸屏程序作为拉挤系统的人机交互界面,使用智能温控仪表+固态继电器实现热压装置的温度控制。其次,以碳纤维/环氧预浸料为研究对象,根据先进拉挤工艺预浸料的固化温度平台特点,使用差示扫描量热法对树脂体系固化过程的相关特征参数进行研究,得到了适用于动模先进拉挤工艺的温度参数:预加热148℃,固化温度160℃,后固化温度172℃,并综合分析实际情况,选定固化时间为20min。最后,对搭建的试验平台进行了控制程序、系统装备的调试试验。结合选定的工艺参数,进行了半豆荚杆的制备试验。针对首次试验制品所产生的表面质量较差的问题,分析了原因,改进了预浸料的吸胶方式,并使用软模/硬模结合的方式改进了模具。通过再次制备半豆荚杆的试验表明,模具改进方案行之有效,满足生产需要。
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