爱婷婷网站在线观看_校园春色中文字幕_永久黄网站色视频免费直播_亚洲综合一区中文字幕_欧美精品免费a_亚洲精品日韩不卡_五月综合性爱网_亚洲视频在线日韩_激情无码人妻已拍偷拍_国产一级毛片无码视频中字

用更少的時間起飛 在苛刻條件下實(shí)現(xiàn)輕量化性能 PAEK 聚合物的高溫性能和耐化學(xué)性等特性的組合非常適合飛機(jī)發(fā)動機(jī)應(yīng)用。結(jié)合設(shè)計自由度和提高制造效率的潛力,成為用 PEEK 和 PAEK 聚合物解決方案取代金屬的令人信服的理由。 在托槽應(yīng)用中設(shè)計自由并減輕重量 對于需要機(jī)械性能的部件,如果僅靠注塑成型解決方案無法實(shí)現(xiàn),航空航天工程師可以依靠由 VICTREX AE™ 250 LMPAEK 制成的包覆成型復(fù)合材料解決方案。高效制造、重量減輕高達(dá) 60% 以及比強(qiáng)度是金屬的 5 倍,這些只是用混合包覆成型解決方案替代金屬的一小部分好處。 VICTREX AE™ 250 UDT - 獨(dú)特的 PAEK 預(yù)浸料 可實(shí)現(xiàn)快速高效的復(fù)合材料部件 制造 摘要 為了幫助飛機(jī) OEM 和各級供應(yīng)商更快、更經(jīng)濟(jì)地制造復(fù)合材料部件,Coriolis Composites 和 Victrex 聯(lián)手設(shè)計了自動纖維鋪放 (AFP) 工藝,以釋放 VICTREX AE™ 250 UDT 的潛力。結(jié)果表明,在實(shí)現(xiàn)行業(yè)可接受的現(xiàn)場固結(jié)孔隙率 (<2%) 水平的同時,可以顯著提高鋪放速度。OoA 固結(jié)顯示出減少循環(huán)時間和能耗的潛力。 引言 航空航天業(yè)對熱塑性復(fù)合材料的興趣日益濃厚,部分原因是熱塑性塑料與熱固性塑料相比具有快速加工的吸引力,例如使用自動鋪放后進(jìn)行熱沖壓,或使用烤箱和真空袋進(jìn)行高壓釜外加工以完全固結(jié)熱塑性層壓板。熱塑性塑料相對于熱固性塑料的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是,聚合物制造商在離開化工廠之前已經(jīng)完成了所有聚合物化學(xué)反應(yīng),無需進(jìn)一步交聯(lián),加工過程只需要熱量、壓力和一點(diǎn)時間即可實(shí)現(xiàn)固化。無需管理化學(xué)放熱,不存在僅實(shí)現(xiàn)部分交聯(lián)的風(fēng)險,也不用擔(dān)心冷藏或材料超過保質(zhì)期。然而,并非所有熱塑性塑料都是一樣的,即使在特定類別的高溫、高性能聚芳醚酮聚合物中也是如此,PEKK、PEEK 和相對較新的 VICTREX AE™ 250 屬于此類。后一種聚合物由 Victrex 配制而成,具有與其所基于的 VICTREX™ PEEK 相同的耐化學(xué)性和高溫性能,例如 Tg,但熔點(diǎn)較低(303 °C,而 VICTREX PEEK 為 343 °C),這大大拓寬了其加工窗口。在 Victrex 和 Coriolis Composites(一家自動化纖維制造商)的聯(lián)合項(xiàng)目中,使用 VICTREX AE 250 進(jìn)行了試驗(yàn)在鋪放設(shè)備中,該材料的鋪放速度明顯快于用于類似應(yīng)用的另一種相同類型的聚芳醚酮聚合物,部分原因是熔點(diǎn)較低。這對熱塑性復(fù)合材料航空航天部件制造商具有重要意義,因?yàn)橹圃鞎r間對于大批量生產(chǎn)至關(guān)重要。 VICTREX AE 250 聚合物和單向膠帶 VICTREX AE 250 是一種半結(jié)晶聚合物(通常為 25- 30%),熔點(diǎn)比 PEEK 低 40 °C,同時保留了 PEEK 的大部分機(jī)械、物理和耐化學(xué)性。它屬于稱為聚芳醚酮聚合物 (PAEK) 的熱塑性材料類別。結(jié)晶度水平對于保持出色的耐化學(xué)性非常重要,在由 VICTREX AE 250 聚合物制成的加工層壓部件中必須保持結(jié)晶度。與其他一些 PAEK 相比,VICTREX AE 250 的快速結(jié)晶可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),除非鋪層材料冷卻得太快,在這種情況下可能需要進(jìn)行二次加工以對部件進(jìn)行退火或重新熔化部件,使其以與實(shí)現(xiàn)最高結(jié)晶水平相稱的速率冷卻。這種聚合物的更寬加工窗口可以改善壓實(shí)和成型。VICTREX AE™ 250 單向膠帶 ©Victrex 本研究使用了單向碳纖維增強(qiáng)膠帶,其碳纖維體積分?jǐn)?shù)為 58%,纖維面積重量 (FAW) 為 192 g/m2。 VICTREX AE 250 聚合物基質(zhì)以 34% 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)浸漬。 Coriolis Composites 在其 C1 AFP 機(jī)器上采用 6.35 毫米、寬度公差為 ±0.127 毫米的分切帶,在 CSolo 機(jī)器上采用 38.1 毫米 ±0.127 毫米的分切帶。這些帶子由浸漬良好的纖維組成,空隙極小,因此能夠制造出基本無空隙的層壓板。 自動纖維鋪放 (AFP) AFP 工藝?yán)脵C(jī)械臂精確控制并準(zhǔn)確地將復(fù)合預(yù)浸帶條鋪設(shè)在工作空間上,該工作空間位于確定零件幾何形狀的成型工具的表面上。該工藝?yán)妙A(yù)先切割成嚴(yán)格公差的特定寬度的復(fù)合預(yù)浸帶卷。 在柔性輥的壓力下,多個膠帶同時并排鋪設(shè),熱源(通常是激光)施加在層之間的碳纖維上,并轉(zhuǎn)移到在固化前熔化的聚合物上。膠帶的鋪設(shè)速度由幾個因素決定,包括熱源提供的功率,但更重要的是聚合物基質(zhì)的熔化和流動特性。VICTREX AE 250 聚合物的較低熔化溫度及其在熔融階段的流動特性增強(qiáng)了其 AFP 加工性。 在這項(xiàng)工作中,工具是一個簡單的平板,零件是簡單的平板。在某些情況下,工具被加熱到 140°C,在其他情況下,工具處于環(huán)境溫度(約 20°C)。 工作計劃中探討了兩種工藝選項(xiàng): 1. 原位固化。 2. 通過非高壓釜(OoA)處理進(jìn)行后固結(jié) 現(xiàn)場固化 使用 Coriolis Composites C1 AFP 機(jī)器,該機(jī)器由 6kW 激光熱源和帶遠(yuǎn)程紗架的緊湊型頭部組成,在 Coriolis Composites 工廠的 AFP 工作單元內(nèi)運(yùn)行。機(jī)器裝有 8 x 6.35 毫米膠帶,并使用了通常在制造復(fù)雜形狀部件時使用的柔性輥,以證明該輥與 VICTREX AE 250 膠帶和 AFP 工藝兼容。 在大多數(shù)情況下,工具被加熱到 140°C。 層壓板是在表 1 和表 2 中詳述的不同條件下制造的,為 16 層準(zhǔn)各向同性面板。 表 1 顯示了當(dāng)鋪層速度保持在恒定的 3 m/min 時獲得的結(jié)果,而其他參數(shù)則按所示變化。在這些測試和本文報告的其他測試中,將 VICTREX AE 250 復(fù)合膠帶的性能與通常用于類似航空航天應(yīng)用的“參考”PAEK UDT 進(jìn)行了比較。使用 VICTREX AE 250 膠帶制成的最終面板均基本完全固結(jié),孔隙率為零(使用密度測量確定),符合 ISO1183 標(biāo)準(zhǔn),而參考材料含有大量孔隙率(4.6%),高于航空航天應(yīng)用的可接受限值(2%)。此外,與主體材料相比,參考材料需要更大的激光功率(2.1kW vs 1.6kW)和更高的鋪層溫度(450 °C vs 380 °C)。較高的鋪層溫度會導(dǎo)致冷卻時殘余應(yīng)力更高,從而導(dǎo)致部件翹曲。表 2 顯示了在較高鋪放速度下獲得的結(jié)果。此處,所有情況下工具的加熱溫度均為 140 °C。使用 Coriolis 復(fù)合材料 C1 AFP 機(jī)器可能達(dá)到的最高鋪放速度為 20 m/min,在此速度下,基于 VICTREX AE 250 的面板質(zhì)量良好,孔隙率約為 1.9%,低于 2% 孔隙率的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。20m/min 的速度比使用參考材料的速度快 6.5 倍,即使在較慢的鋪放速度下,參考材料的孔隙率也高于 VICTREX AE 250 面板 本研究采用單向碳纖維增強(qiáng)帶,其碳纖維體積分?jǐn)?shù)為 58%,纖維面積重量 (FAW) 為 192 g/m2。VICTREX AE 250 聚合物基質(zhì)浸漬質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 34%。Coriolis Composites 采用分切帶,其 C1 AFP 機(jī)器的分切寬度為 6.35 毫米,寬度公差為 ±0.127 毫米,CSolo 機(jī)器的分切寬度為 38.1 毫米 ±0.127 毫米。這些帶由浸漬良好的纖維組成,空隙最小,因此可以制造出基本無空隙的層壓板。結(jié)晶度(原位加工) 影響整體機(jī)械性能的一個重要材料特性是材料在制造過程中結(jié)晶的程度。VICTREX AE 250 聚合物在從熔體冷卻時達(dá)到適當(dāng)?shù)慕Y(jié)晶狀態(tài),冷卻速度接近 50 °C/分鐘,結(jié)晶度最高水平通常在 25-30% 范圍內(nèi)。更快的冷卻會降低層壓板制造時完全結(jié)晶的能力,如果要在最終部件中實(shí)現(xiàn)最大結(jié)晶度,則必須在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行二次加熱。這可以來自整個制造部件的 AFP 后退火步驟,也可以在 AFP 期間發(fā)生,因?yàn)榧す饪梢詫⒊练e層下方的層加熱到 Tg 以上。相反,Victrex 發(fā)現(xiàn),在特定條件下,將鋪層溫度設(shè)定為約 420 ℃,可以實(shí)現(xiàn)原位完全結(jié)晶。Victrex 認(rèn)為,這是由于沉積層中的余熱以及隨后的激光通過而產(chǎn)生的,因?yàn)楦鲗邮且粚右粚拥囟逊e在一起的。這為在加熱工具上進(jìn)行原位工藝提供了實(shí)現(xiàn)相對較快的鋪層速度(~20 米/分鐘)和低孔隙率(低于 2%)和高結(jié)晶度(>25%)的可能性。Victrex 認(rèn)為,還有進(jìn)一步的工藝優(yōu)化機(jī)會,可以最大限度地提高生產(chǎn)率并降低制造成本。總之,將鋪層速度提高 6.5 倍可以顯著節(jié)省成本,而使用速度有限的傳統(tǒng) UDT 很難實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。對于通用整流罩而言,預(yù)計成本節(jié)省主要是由于生產(chǎn)率提高導(dǎo)致資本投資減少 非高壓釜后處理 雖然現(xiàn)場鋪層是一個有吸引力的提議,但在某些情況下使用加熱工具可能不切實(shí)際。在這些情況下,從制造產(chǎn)量的角度來看,更快地鋪層并在以后使用后處理步驟優(yōu)化結(jié)晶度、孔隙率和機(jī)械性能可能是有益的。 Victrex 和 Coriolis 的試驗(yàn)表明,VICTREX AE 250 聚合物基預(yù)浸料膠帶可以在室溫工具上使用 Coriolis CSolo AFP 機(jī)器以高速(至少 60 米/分鐘)鋪層,當(dāng)在真空袋下的烤箱中壓實(shí)以施加 1 巴(100 kPa)壓實(shí)壓力時,層壓板的孔隙率為零。表 3 說明了使用的鋪層條件。 以這種方式進(jìn)行的爐內(nèi)固結(jié)需要將部件固定在合適的工具上,并使材料經(jīng)過熔融階段(通常加熱到 350-380 °C),并在此溫度下保持一段時間,以使整個層壓板厚度都熔化(厚度低于 5 毫米的薄層壓板通常需要 15-30 分鐘),然后以通常由爐內(nèi)冷卻能力控制的速率冷卻。 這樣的過程“重置”了聚合物的狀態(tài),從而消除了 AFP 過程產(chǎn)生的任何加工歷史,釋放了應(yīng)力,并實(shí)現(xiàn)了最大程度的固結(jié)。用 VICTREX AE 250 聚合物基復(fù)合帶制成的面板的機(jī)械性能在僅 100 kPa 的烤箱中固化,可以證明其與在固化壓機(jī)中以大約 6 倍更高的壓力(600kPa)處理的相同材料的性能相當(dāng),如表 4 所示。 我們的研究表明,使用 VICTREX AE 250 的固化周期比另一種基于 PAEK 的 UDT 短 20%。這種周期時間的縮短可以轉(zhuǎn)化為制造航空航天復(fù)合材料部件的成本節(jié)省。 經(jīng)過 AFP 鋪層和 OoA 處理后得到的層壓板表現(xiàn)出優(yōu)異的固化性能,沒有空隙/孔隙,甚至顯示出足夠的聚合物流動來填充通常與層壓板邊緣相關(guān)的空間(圖 1 中圈出)。白色圓圈表示層壓板處的聚合物流動面積。這些結(jié)果與在整個面板上執(zhí)行的 CScans 一致,并且沒有顯示任何分層或體積孔隙率。 圖 1. 通過烤箱固結(jié)層壓板的拋光光學(xué)顯微切片,該層壓板由 VICTREX AE 250 復(fù)合膠帶制成,如果允許在烤箱中進(jìn)行后處理,則以 60 m/min 的速度鋪設(shè)在 Coriolis C-Solo 機(jī)器上。這比用于相同應(yīng)用的同類其他高工程聚合物快 2.5 倍。AFP 后的烤箱固結(jié)可產(chǎn)生完全固結(jié)的層壓板,其孔隙率非常低(~0),具有出色的機(jī)械性能,可與壓機(jī)固結(jié)所獲得的機(jī)械性能相匹配。 這項(xiàng)工作的結(jié)果在通過 AFP 和 OoA 加工的 PAEK 熱塑性復(fù)合材料的速度和效率方面具有重要意義。 這些優(yōu)勢對于由 AFP 和 OoA 工藝制成的熱塑性復(fù)合材料部件的制造來說是一個潛在的重大變化。首次估算地板與地板比率時,使用 20 束機(jī)器和 1.5 英寸寬的 192GSM 膠帶時,膠帶鋪設(shè)比率為 400 千克/小時。 計劃進(jìn)行額外的工藝優(yōu)化工作,因?yàn)?Victrex 旨在進(jìn)一步展示 VICTREX AE 250 基復(fù)合材料對航空航天工業(yè)的加工優(yōu)勢。 結(jié)論 現(xiàn)場固化的運(yùn)行速度可以比用于類似應(yīng)用的另一種類似聚合物快 6.5 倍,并且在高工具溫度(超過 140°C)和高鋪層溫度下,可以實(shí)現(xiàn)可接受的結(jié)晶度水平,盡管機(jī)械性能可能會受到影響,層間剪切強(qiáng)度約為壓制板標(biāo)準(zhǔn)的 50-60%。 一般來說,VICTREX AE 250 聚合物所需的激光功率較低,并且由于其熔化溫度較低,因此可以在比其他類似材料更低的溫度下進(jìn)行鋪設(shè)。這些因素可以節(jié)省能源或指定較低功率的激光器。 對于 OoA 固結(jié),VICTREX AE 250 聚合物的低熔點(diǎn)和易流動特性使其能夠通過自動纖維鋪設(shè)預(yù)浸帶快速鋪層,速度等于或超過 60 米/分鐘,室溫下