干纖維自動鋪放參數對復合材料剪切性能的影響

黃炎 張小輝 孫朝海

摘 要：為了研究自動鋪放過程中干纖維工藝參數對復合材料剪切性能的影響，分析了不同干纖維鋪放工藝參數對層合板樣件層間剪切性能的影響．結果表明：在給定參數范圍內，絲束張力對剪切性能的影響最大；隨著絲束張力的增大，纖維展平效果得到提升，剪切性能增強；而隨著絲束張力的繼續增加，纖維斷裂幾率增大，剪切性能降低．結合正交試驗Ｌ９（３３）方法確定優選的鋪放工藝參數為：絲束張力４Ｎ，壓緊力２００Ｎ，鋪放速度１００ｍｍ／ｓ，此時復合材料試件的剪切性能得到明顯提升．

關 鍵 詞：干纖維；自動鋪放；復合材料；層間剪切強度；絲束張力；壓緊力；鋪放速度；工藝參數

中圖分類號：ＴＨ１６２ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２３）０２－０１６８－０５

隨著自動鋪放技術在航空復合材料構件整體化制造中的占比越來越重，采用預浸帶作為鋪放材料的自動鋪放技術日漸成為滿足大型復合材料構件制造要求［１－２］的首選工藝．然而受預浸料帶寬、工藝質量和鋪放路徑軌跡的限制［３－４］，機身框架、飛機尖角整流罩等大曲率構件在鋪放過程中非常容易產生褶皺，甚至有些拐角或直角特征根本無法鋪放［５］．傳統預浸帶式纖維鋪放工藝中，為了防止發生樹脂基體交聯反應失效，預浸帶需要在低溫下儲存且儲存壽命僅約為６個月，同時預浸帶在鋪放過程中，高粘度樹脂會對鋪放設備造成污染，損害設備壽命．上述問題極大阻礙了復合材料制構件性能的進一步發揮與應用［６－１１］．干纖維自動鋪放技術優勢顯著，能夠很好地克服上述問題，將大大推進復合材料制造水平的提升并具有較大應用價值．