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通过对自动铺带(Automated tape laying,ATL)成型工艺的分析,提出了一种新的铺放质量评分标准.采用响应曲面法(Response surface methodology,RSM)设计了铺放工艺参数优化实验,分析了热风温度、铺放压力和铺放速度各工艺参数及其交互作用对铺放质量的影响,建立了各工艺参数与铺放质量的二次多项式回归方程的预测模型.根据回归方程求得了最佳铺放质量下的工艺参数,以及可接受铺放质量下的最大铺放速度时的工艺条件,为自动铺带工艺参数的控制提供了参考.

关键词: 自动铺带 , 响应曲面法 , Box-Behnken实验设计 , 工艺参数 , 铺放质量 , 预浸料

预浸料的铺放适宜性评价(二)——铺覆性篇

黄文宗 , 孙容磊 , 张鹏 , 宋文娟 , 连海涛 , 王庆友

玻璃钢/复合材料

在自动铺带成型过程中,粘性和铺覆性是用于描述预浸料是否适合铺贴的两个重要因素,将粘性和铺覆性分别独立地研究能更好地理解预浸料的铺放适宜性.本文主要针对预浸料的铺覆性进行了探索,论述了铺覆性的含义并总结了现有的预浸料铺覆性的定量表征方法,提出了以“最大弯曲力”定量表征预浸料的铺覆性,并通过三点弯曲试验研究了预浸料的粘弹性特征及自动铺带成型过程中的主要工艺参数(铺放速率、湿度、热风温度、老化时间等)对预浸料铺覆性的影响.实验结果表明,预浸料的铺覆性会随热风温度和湿度的升高而提高,随着老化时间和铺放速率的增加而减小.最后总结了铺覆性实验的工程意义,为自动铺带工艺参数的控制提供了参考.

关键词: 铺覆性 , 预浸料 , 工艺参数 , 自动铺带 , 表征方法

预浸料的铺放适宜性评价(一)——粘性篇

黄文宗 , 孙容磊 , 连海涛 , 王庆友 , 张鹏 , 宋文娟

玻璃钢/复合材料

在自动铺带成型过程中,粘性和铺覆性是用于描述预浸料是否适合铺贴的两个重要因素,将粘性和铺覆性分别独立地研究能更好地理解预浸料的铺放适宜性.本文主要是针对预浸料的粘性进行探索,论述了预浸料粘性的物理意义,总结了当前国内外预浸料粘性的测量及表征方法,提出了以”平均剥离力”定量表征预浸料的粘性,并在自主搭建的试验平台上,研究了自动铺带成型过程中的主要工艺参数(取出时间、铺放压力、铺放速率、热风温度等)对预浸料粘性的影响.实验结果表明,在一定范围内,预浸料的粘性随取出时间先增大后减小,而随铺放压力的增加、铺放速率的减小、热风温度的升高而增大,为自动铺带工艺参数的控制提供了参考.

关键词: 粘性 , 自动铺带 , 预浸料 , 工艺参数 , 表征方法

自动铺带铺层贴合形成机制

张鹏 , 孙容磊 , 连海涛 , 黄文宗 , 王庆友 , 宋文娟

复合材料学报

探讨了自动铺带工艺过程中相邻铺层界面间的贴合形成机制,将铺层界面间贴合过程建模为树脂补片在平行板之间挤压流动从而浸润界面的过程.指出在树脂流体黏度一定的情况下,树脂对界面浸润效果越好,则界面贴合能力越强.利用流体力学理论推导出树脂流体对界面浸润效果的计算公式,并分析了铺放压力、铺放速度等因素对浸润效果以及贴合能力的影响,提出以剥离力作为量化铺层间贴合能力的指标.在自行研制的自动铺带工艺参数实验平台上进行了一系列实验,实验结果表明,铺层间贴合能力随铺放速度增大而变差,随铺放压力、模具温度、压辊半径增大而变强,这一规律验证了所提出的树脂流体对界面浸润效果计算公式的正确性.

关键词: 自动铺带(ATL) , 铺层贴合 , 工艺参数 , 铺放压力 , 铺放速度