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          標題: 航空復合材料制件加工、裝配及無損檢測(節選) [打印本頁]

          作者: jzgyr    時間: 2011-12-12 22:01
          標題: 航空復合材料制件加工、裝配及無損檢測(節選)
          作者:陳亞莉
          復合材料制件成型后,需要進行機械加工,包括外形尺寸加工、鉆孔等,要求具有很高的加工質量。復合材料制件屬于脆性各向異性材料,常規的加工方法不能滿足復合材料加工質量要求。傳統切割方式在加工纖維材料時具有以下缺點:切割速度慢、效率低;復合材料制件屬于易變形材料,切割精度難以保證;在切割高韌性材料時,刀具和鉆頭等磨損快、損耗大;加工復合材料層合板時易發生分層破壞等。因此要求復合材料生產需配備大型自動化高壓水切割機、超聲切割設備和數控自動化鉆孔系統等專用設備,以滿足復合材料制件經加工后無分層磨損且符合裝配尺寸精度的要求。
          大型機翼蒙皮層合板一般采用大型高壓水切割機進行凈形切割,世界上最大切割機的床身為36m×6.5m,由Flow International公司制造。這種磨粒噴水切割機可以快速切割厚的層合板而不致產生層合板過熱,25mm厚的層合板可以0.67m/min速度切割,對6mm薄的層合板,切割速度可以高達3m/min,厚的蒙皮可以0.39m/min速度切割。


          超聲切割設備將超聲振動能量加載在切割刀具上,可有效地分離纖維材料的邊界,從而有效解決上述傳統切割方法帶來的問題。超聲切割技術的切割質量優良,具有無毛刺、無刀具磨損、無碳化材料、切割力小、不易造成分層,切割速度快、精度高等特點。已經在國外航空企業內得到廣泛的應用。
          隨著飛機的金屬結構逐漸向復合材料結構轉移,復合材料制造的自動化顯得日益重要。而自動化程度較高的裝配技術尤其顯得重要。復合材料的使用使飛機機體有可能采用大型整體結構件制造,如787最后總裝只進行六大部件的對接,即前機身、中機身、后機身、機翼、水平安定面和垂直尾翼。這些整體大部件使裝配過程中避免使用傳統巨型工裝,而更多地采用便攜式工具。飛機結構件的移動不采用龍門吊車。


          柔性裝配、自動鉆鉚等先進技術集成應用于復合材料大型部件的自動裝配中。飛機柔性裝配技術考慮作為裝配對象的航空產品本身特征,基于飛機產品數字化定義,通過飛機柔性裝配流程、數字化裝配技術、裝配工裝設計、裝配工藝優化、自動定位與控制技術、測量、精密鉆孔、伺服控制、夾持等實現飛機零部件快速精確的定位和裝配,可減少裝配工裝的種類和數量,提高裝配效率和裝配準確度,提高快速響應能力,縮短飛機裝配周期,增強飛機快速研制能力。它是一種能適應快速研制、生產及低成本制造要求、滿足設備和工裝模塊化可重組的先進裝配技術。如B787的復合材料機翼結構件的移動采用了自動化導引車等柔性裝配技術。
          自動鉆鉚機廣泛應用于復合材料大型部件的自動裝配,如A380機翼裝配采用了自動化可移動鉆孔設備。這些鉆削設備與傳統金屬材料鉆削設備的本質區別在于,為保持鉚釘孔周圍的結構完整性,要求鉆孔時無分層,因此制孔一般要用硬質切削刀具,采用多步鉆孔法。鑒于復合材料的制造方法不同,其可切削加工性也各異。例如,編織結構為“十”字形花樣的織物,比單向排列的織物帶易切削,后者的磨損力更大且易產生分層、鉆孔時有纖維未切到的問題。因此,根據復合材料構件不同的成型方式,應選擇不同的鉆削參數、材料及形狀的鉆頭。


          復合材料制件無損檢測設備主要需要配置大型超聲C掃描設備和X光無損檢測設備。此外,激光剪切攝影及激光超聲檢測也是主要發展方向。
          在超聲檢驗技術方面最重要的進展之一是相控陣檢驗的開發。相控陣超聲檢驗與傳統超聲檢驗相比,改進了探測的概率,并明顯加快了檢驗速度。
          傳統的超聲檢驗要用許多個不同的探頭來作綜合性的體積分析,而相控陣檢驗用一個多元探頭即可完成同樣的結果。這是由于每一個元素探頭可以進行電子掃描和電子聚焦,每一元素探頭的啟動有一個時間上的延遲。其結果是合成的超聲束的入射角可加以變化,焦點深度也可以變化,這就是說體積檢驗的速度可以比傳統法快得多。因為用傳統法時,探頭必須適時更換,而且必需多路傳輸才能得出不同的入射角和焦點深度。此外,相控陣探頭可提供更寬的覆蓋范圍,從而比傳統探頭有更高的生產效率。

          復合材料在飛機上用量的遞增使復合材料制造業迅速成為飛機制造業的主要組成部分。今后飛機50%以上的結構件將由金屬轉為復合材料,復合材料制造將成為飛機制造的基本手段。復合材料制造工藝和專用設備是先進復合材料關鍵技術之一,值得我們投入大量的人力物力加以研發和應用。掌握了先進復合材料制造技術,就掌握了未來飛機的先進制造技術。

          作者: jzxxs    時間: 2012-1-29 12:47
          相控陣超聲檢驗與傳統超聲檢驗相比,改進了探測的概率,并明顯加快了檢驗速度。
          傳統的超聲檢驗要用許多個不同的探頭來作綜合性的體積分析,而相控陣檢驗用一個多元探頭即可完成同樣的結果。這是由于每一個元素探頭可以進行電子掃描和電子聚焦,每一元素探頭的啟動有一個時間上的延遲。其結果是合成的超聲束的入射角可加以變化,焦點深度也可以變化,這就是說體積檢驗的速度可以比傳統法快得多。因為用傳統法時,探頭必須適時更換,而且必需多路傳輸才能得出不同的入射角和焦點深度。此外,相控陣探頭可提供更寬的覆蓋范圍,從而比傳統探頭有更高的生產效率。


          所述不一定準確。




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