当前课程知识点:复合材料设计与成型 > 4 树脂膜熔融浸渍工艺 > 4.3 树脂固化制度的确定和RFI典型应用 > 4.3.1 视频单元
这一节,我们学习“树脂固化制度的确定”
固化制度的确定是复合材料制备涉及的一个共性的关键问题
固化定型:是复合材料制备的关键步骤之一
固化过程中树脂分子由线型转化为三维体型结构
在此过程中,固化程度,也就是固化度
必须达标才能满足复合材料的性能要求
而固化度主要取决于固化制度,包括固化阶段、固化温度和固化时间等等
这都是固化制度确定需要确定的要素
实际固化过程中
通常采用预固化、固化、后固化和冷却四阶段固化制度
关键问题是:固化温度和固化时间的确定
确定的方法
目前最常用的是DSC法
即差示扫描量热法
基本原理是通过跟踪固化反应释放的热量来跟踪固化反应
从而确定固化制度
根据DSC法确定固化温度
第一步:测量不同升温速率下树脂体系的动态DSC曲线
如左图
根据DSC曲线
我们可以确定树脂体系固化特征温度
主要是:起始固化温度Ti、峰值温度Tf和终止固化温度Tf三个
根据DSC曲线确定固化特征温度的方法,其实就是经典的切线法
第二步:分别对三个固化特征温度-升温速率作图
并且线性拟合
可以得到起始固化温度、峰值温度、终止固化温度随升温速率变化的拟合直线
第三步:采用外推法,也就是根据拟合直线,外推至升温速率为零点
求解得到升温速率为零时的三个固化特征温度
这里为什么要求升温速率为零时的固化特征温度
求升温速率为零时的固化特征温度
因为预固化、固化和后固化温度通常是等温固化
升温速率为零,意味着等温固化
这是等温固化的特征温度
对应的三个等温固化特征温度
分别是确定预固化、固化和后固化温度的参考温度
由此
我们可以确定预固化、固化和后固化三个固化阶段的固化温度
接下来
请同学们思考一个问题
实际过程中能否适当降低或调整固化温度
当然可以
因为时温等效性,有时候我们为了保护模具、降低固化收缩或者是弥补设备的不足
可以适当调整各阶段的固化温度
固化温度有了,那固化时间怎么确定
首先是预固化时间
为了防止固化集中放热烧坏成型模具和制品
预固化时间一定要过了固化放热峰
所以预固化时间通常应该大于固化放热峰对应的时间
这是确定预固化时间最重要的原则
而固化时间和后固化时间,重点应该考虑固化度的要求
因此,可以根据等温DSC曲线,分析得到固化度和时间的关系
据此确定固化和后固化时间;通常要求固化度要达到0.95以上
这里需要特别说明的是
后固化阶段并不是所有的固化过程都是必须的
是否后固化,取决于固化阶段结束后固化度是否达到要求
如果固化阶段已经达到要求了则无需进行后固化
否则,需要后固化
这就是树脂固化制度确定的DSC法
接下来
我们一起来看看,树脂膜熔融浸渍的典型应用
大飞机A380,复合材料的用量占其结构重量的25%
我们一起来看看哪些部件用了复合材料
制备工艺是什么
(1)上甲板地板梁,碳纤维复合材料,连续成型工艺制备
(2)后端非压力机身,共固化碳纤维复合材料,自动铺带工艺制备
(3)垂直尾翼扭转箱和方向舵,碳纤维复合材料,自动铺带工艺制备
(4)机翼轨道梁,碳纤维复合材料
(5)水平尾翼扭转箱和升降舵,碳纤维复合材料,自动铺带工艺制备
(6)机翼外蒙皮,碳纤维复合材料,自动铺带工艺
(7)后端压力舱盖,碳纤维复合材料,树脂膜熔融浸渍工艺
也就是RFI工艺制备
(8)机翼J形鼻,热塑性玻璃纤维复合材料
(9)中央翼盒,高强高模碳纤维复合材料,自动铺带工艺制备
其中,后端压力舱盖
就是采用本章讲述的树脂膜熔融浸渍工艺整体成型制备
为什么采用树脂膜熔融浸渍工艺
因为面内大尺寸,面积30多平米
而且整体成型,这是RFI工艺的优势
技术难点,不仅尺寸大,而且有加强筋,还要整体成型
所以突破技术难点,成功制备以后,大家看空客工程们也是纷纷拍照留念
其他的应用,还有例如半跨度缝合翼板
翼型壁板
复合肋板
缝合加强壁板
这些都是树脂膜熔融浸渍工艺制品在大飞机上的应用
另外一个重要应用领域是高速列车
包括列车车头
车顶和地板
特点也是面内大尺寸构件
这充分发挥了树脂膜熔融浸渍工艺的技术优势
接下来,进行本章小结
这一章,我们一起学习了树脂膜熔融浸渍工艺
也就是RFI工艺
这是一种适于面内大尺寸复合材料构件整体成型的工艺方法
结合RFI工艺的技术特点
我们重点分析了RFI树脂膜体系的性能要求、成膜方法和成膜性能
在此基础上,我们重点学习了树脂固化制度确定的DSC方法
-1.1 课程简介及复合材料定义
--1.1.2 作业
--1.1.3讨论
-1.2 复合材料的命名与分类
--1.2.2 作业
-1.3 复合材料的特点
--1.3.2 作业
-1.4 复合材料的应用
--1.4.2 作业
--1 引言 课件
-2.1 颗粒增强原理
--2.1.2 作业
-2.2 短纤维增强原理
--2.2.2 作业
-2.3 界面效应
--2.3.2 作业
-2.4 复合材料界面
--2.4.2 作业
-2.5 复合材料界面表征与分析
--2.5.2 作业
-3.1 增强材料概述
--3.1.2 作业
-3.2 玻璃纤维概述、生产工艺、成分与结构
--3.2.2 作业
-3.3 玻璃纤维的性能、制品与规格
--3.3.2 作业
-3.4 碳纤维概述
--3.4.2 作业
-3.5 碳纤维的制备工艺
--3.5.2 作业
-3.6 碳纤维的结构、性能、制品与规格
--3.6.2 作业
-3.7 芳纶纤维
--3.7.2 作业
-4.1 聚合物概述
--4.1.2 作业
-4.2 聚酯概述、化学结构、合成与交联
--4.2.2 作业
-4.3 聚酯的性能与应用
--4.3.2 作业
-4.4 环氧树脂概述、化学结构、合成与表征
--4.4.2 作业
-4.5 环氧树脂的交联、性能与应用
--4.5.2 作业
-4.6 酚醛树脂及其他热固性树脂
--4.6.2 作业
-4.7 热塑性树脂及聚合物基复合材料的应用
--4.7.2 作业
-5.1 陶瓷及陶瓷基复合材料概述
--5.1.2 作业
-5.2 陶瓷基复合材料成型工艺
--5.2.2 作业
-5.3 陶瓷基复合材料的界面及强韧化
--5.3.2 作业
-5.4 碳碳复合材料及陶瓷基复合材料的应用
--5.4.2 作业
-6.1 金属基体
--6.1.2 作业
-6.2 金属基复合材料成型工艺
--6.2.2 作业
-6.3 金属基复合材料的界面
--6.3.2 作业
-6.4 金属基复合材料的性能与应用
--6.4.2 作业
-1.2 作业
-2.1 应力与应变
--2.1.2 作业
-2.2 广义胡克定律
--2.2.2 作业
-2.3 工程常数、平面应力状态、应力应变转换
--2.3.2 作业
-3.1 单向板的正轴刚度、刚度柔度变换
--3.1.2 作业
-3.2 倍角变换、偏轴工程常数
--3.2.2 作业
-4.1 层合板的代号、面内刚度
--4.1.2 作业
-4.2 典型层合板的面内刚度
--4.2.2 作业
-4.3 层合板的弯曲刚度
--4.3.2 作业
-4.4 单向层合板、对称层合板及夹芯结构的弯曲刚度
--4.4.2 作业
-5.1 最大应力与最大应变准则
--5.1.2 作业
-5.2 蔡-希尔、蔡-吴强度准则
--5.2.2 作业
-5.3 层合板的强度分析
--5.3.2 作业
-5.4 层合板的极限强度
--5.4.2 作业
-6.1 细观力学引言、平均性质
--6.1.2 作业
-6.2 单向板的工程常数
--6.2.2 作业
-6.3 单向板的强度
--6.3.2 作业
-6.4 热膨胀与湿溶胀系数
--6.4.2 作业
-6.5 层合板的残余应力
--6.5.2 作业
-7.1 复合材料结构控制方程
--7.1.2 作业
-7.2 简单构型复合材料一维受力构件的力学分析
--7.2.2 作业
-8.1 复合材料层合梁
--8.1.2 作业
-8.2 复合材料板梁
--8.2.2 作业
-8.3 复合材料薄壁梁
--8.3.2 作业
-1.1 绪论
--1.1.2 作业
--1.1.3 讨论
-2.1 手糊基本原理
--2.1.2 作业
-2.2 树脂对纤维的润湿(上)
--2.2.2 作业
-2.3 树脂对纤维的润湿(下)
--2.3.2 作业
-2.4 手糊技术进展和典型应用
--2.4.2 作业
-3.1 RTM基本原理
--3.1.2 作业
-3.2 树脂渗流规律
--3.2.2 作业
-3.3 树脂流动模拟分析
--3.3.2 作业
-3.4 RTM技术发展和典型应用
--3.4.2 作业
-4.1 RFI基本原理
--4.1.2 作业
-4.2 RFI树脂膜体系
--4.2.2 作业
-4.3 树脂固化制度的确定和RFI典型应用
--4.3.2 作业
-5.1 VIMP基本原理
--5.1.2 作业
-5.2 树脂的粘度特性
--5.2.2 作业
-5.3 纤维预成型体的渗透特性和VIMP典型应用
--5.3.2 作业
-6.1 拉挤基本原理
--6.1.2 作业
-6.2 拉挤内脱模剂
--6.2.2 作业
-6.3 拉挤技术发展和典型应用
--6.3.2 作业
-7.1 缠绕基本原理
--7.1.2 作业
-7.2 缠绕线型规律
--7.2.2 作业
-7.3 缠绕工艺参数、技术发展和典型应用
--7.3.2 作业
-8.1 模压基本原理和模压料工艺性
--8.1.2 作业
-8.2 SMC片状模塑料
--8.2.2 作业
-8.3 模压关键工艺参数和典型应用
--8.3.2 作业
-9.1 概述
--9.1.2 作业
-9.2 PIP基本原理
--9.2.2 作业
-9.3 PIP关键步骤
--9.3.2 作业
-9.4 致密化和典型应用
--9.4.2 作业
-课程考试