碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料盒形件熱沖壓成型研究*

韓 賓 ，王 宏 ，于楊惠文 ，周 濤 ，張 琦

（1.西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，西安 710049；2.西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710049）

隨著航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展，航空航天領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)材料的輕量化、高性能、多功能及可設(shè)計(jì)性等需求不斷提升[1]。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）具有密度小、比強(qiáng)度高、比模量大、抗沖擊性能好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，符合航空航天工業(yè)輕量化和高性能的發(fā)展理念。與傳統(tǒng)鋼、鋁材相比，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用能夠減輕航空航天器結(jié)構(gòu)重量的30%，在提高航空航天器性能的同時(shí)，還能降低發(fā)射成本[2-4]。

目前常用的復(fù)合材料成型工藝包括手糊鋪層、樹脂傳遞模塑成型（RTM）、拉擠成型、模壓成型、熱壓罐成型、模塑成型等[5-6]。然而，這些傳統(tǒng)成型工藝或操作復(fù)雜、成型效率低、制造成本高，或依賴于獨(dú)立的預(yù)浸過程，無法滿足航空工業(yè)對復(fù)雜型材大批量、低成本的工業(yè)化生產(chǎn)需要，一定程度限制了復(fù)合材料的大規(guī)模應(yīng)用[7]。因此，亟需提出能夠高效、低成本、符合大批量生產(chǎn)的復(fù)合材料成型新工藝。

目前，部分學(xué)者針對復(fù)合材料板材熱沖壓成型技術(shù)開展了研究。Wakeman等[8]進(jìn)行了碳纖維復(fù)合材料板材的熱沖壓試驗(yàn)，分析了沖壓參數(shù)對成型效果的影響，研究結(jié)果表明復(fù)合材料預(yù)熱溫度和初始固結(jié)程度是影響成型效果的兩個主要因素。Alcock等[9]針對高強(qiáng)度復(fù)合材料板進(jìn)行熱沖壓直接成型，研究表明溫度和壓力是成型的主要影響因素，并且熱沖壓成型更加節(jié)省能源。……