Có nhiều quy trình đúc cho vật liệu composite sợi carbon và việc lựa chọn các quy trình đúc chủ yếu xem xét các đặc tính cấu trúc của các thành phần, thiết bị đúc hiện có và chi phí sản xuất. Các đặc điểm cấu trúc của các thành phần tổng hợp UAV bao gồm năm loại: cấu trúc laminate composite, cấu trúc bánh sandwich tổ ong, cấu trúc bánh sandwich bọt, cấu trúc bánh sandwich hàng không và cấu trúc lắp ống.
Chúng tôi có một loạt các thiết bị thử nghiệm và vật liệu composite sợi carbon tương đối đầy đủ, và cố gắng áp dụng các phương pháp chi phí thấp trong thiết kế khuôn, sản xuất, công nghệ hình thành thành phần và lắp ráp. Sợi carbon của thành phần tổng hợp sợi carbon bằng máy bay không người lái được chọn từ vải dệt sợi và sợi carbon dài Toray T300, vật liệu ma trận được chọn từ hệ thống nhựa epoxy hiệu suất cao được chữa khỏi ở nhiệt độ trung bình và vật liệu tổ ong là nomex do tổ ong cung cấp. Vật liệu bánh sandwich bọt là bọt polyurethane có mật độ thấp, được tạo ra bằng cách tạo bọt chất lỏng hỗn hợp bao gồm các vật liệu chính của polyether và isocyanate.
Các quá trình đúc tương ứng được áp dụng dựa trên các đặc điểm khác nhau của các thành phần cơ thể tổng hợp của xe máy không người lái. Dưới đây, chúng tôi sẽ giới thiệu sản xuất các thành phần riêng biệt.
Quá trình đúc báo chí nóng
Các dầm hình hình bên trong thân máy bay và các chùm hình chữ U trên cánh là các thành viên chịu tải, sử dụng cấu trúc tấm nhiều lớp carbon. Để có được chất lượng nội bộ dày đặc, quy trình đúc báo chí nóng được áp dụng. Đầu tiên, sợi carbon và nhựa epoxy cần được chế tạo thành các vật liệu được tẩm trước, sau đó là các quy trình phân lớp nghiêm ngặt.
1) Sản xuất Prepreg
Vật liệu: Toray sợi carbon gia cố t 300-3000-40 b.
Hệ thống bảo dưỡng nhiệt độ trung bình của nhựa epoxy làm vật liệu ma trận.
Thiết bị: Máy bố trí trống nóng chảy.
Máy sắp xếp sợi carbon mà chúng tôi sử dụng (như trong hình bên dưới) là một sửa đổi của máy sắp xếp phương pháp giải pháp truyền thống, thêm một thiết bị làm nóng nhựa để cho phép sản xuất các loại vải không dệt bằng cách sử dụng cả hai phương pháp tan chảy và nóng. Do thực tế là nhựa epoxy hiệu suất cao được sử dụng trong vật liệu composite sợi carbon cho máy bay không người lái là rắn ở nhiệt độ phòng, phương pháp nóng chảy được chọn. Đầu tiên, nhựa epoxy được làm thành các miếng nhỏ và được làm nóng đến trạng thái nóng chảy trong bể keo. Sau khi đạt đến độ nhớt thích hợp, thiết bị được bật để ngâm một bó sợi carbon duy nhất trong nhựa epoxy nóng chảy, sau đó được quấn quanh một trống có đường kính lớn để tạo thành một loại vải không dệt.
Vải không dệt được điều chế bằng phương pháp nóng chảy không chứa dung môi, có thể làm giảm hiệu quả độ xốp của bảng nhiều lớp và cải thiện chất lượng sản phẩm. Các sợi carbon trong vải không dệt song song với nhau và góc đặt của các sợi có thể được kiểm soát chính xác trong quá trình xếp lớp. Sợi là thẳng mà không bị vênh, làm tăng tính chất cơ học của sợi.
Chỉ số chất lượng quan trọng nhất để chuẩn bị trước bằng phương pháp nóng chảy là kiểm soát hàm lượng gel của Prepreg. Hàm lượng chất kết dính r của Prepreg phụ thuộc vào hàm lượng chất kết dính r của sản phẩm. Lượng dòng dính X trong quá trình hóa rắn của sản phẩm trong bể ép nóng. Có một mối quan hệ định lượng giữa hàm lượng chất kết dính của precreg, nội dung kết dính sản phẩm và nội dung kết dính dòng chảy như sau:
Kết quả kiểm tra hiệu suất kéo của r =1- (1- x) (1- r) (8-1) Vật liệu composite cho thấy tính chất cơ học tối ưu của vật liệu.
2) Dòng chảy quy trình hình thành
(1) Chuẩn bị khuôn.
Máy ép nóng có thể đúc khuôn đòi hỏi vật liệu khuôn để duy trì độ ổn định kích thước dưới nhiệt độ cao và áp suất cao trong quá trình đúc sản phẩm, có tính đến các yếu tố như chi phí khuôn, khả năng gia công và độ dẫn nhiệt. Hình thành dầm tổng hợp máy bay không người lái: Khuôn hợp kim nhôm được chọn cho khuôn tường. Khuôn là một khuôn lõm, và bề mặt khuôn được đánh bóng mịn và đánh bóng. Dán một miếng vải giải phóng PTFE với chất kết dính trên bề mặt khuôn, có hiệu ứng giải phóng tốt. Khi bề mặt tiếp xúc được liên kết với da cơ thể, không cần phải làm sạch tác nhân giải phóng.
(2) Cắt và xếp chất liệu nguyên liệu được tẩm trước.
Đặt vải không dệt phẳng trên máy tính để bàn của máy cắt vải tự động (như trong hình bên dưới) và điều khiển hướng cắt sợi thực tế, thường không vượt quá ± 1 với các yêu cầu thiết kế. Khi sử dụng máy cắt vải tự động để cắt, cần phải ngăn lớp vải di chuyển để tránh độ lệch góc.
Khi đặt lớp vải trên bề mặt khuôn, nó phải được đặt thủ công theo quy trình nghiêm ngặt với trình tự và hướng đặt được thiết kế, và chuẩn bị nên được làm phẳng và nén càng nhiều càng tốt để loại bỏ không khí xen kẽ.
(3) Sản xuất hệ thống túi chân không. Các vật liệu phụ trợ cần thiết cho việc sản xuất các hệ thống túi chân không bao gồm màng túi chân không, dải putty niêm phong, màng cách ly đục lỗ, vật liệu hấp thụ dính, cảm giác thoáng khí và vải giải phóng PTFE. Kết hợp các vật liệu trống và phụ trợ vào hệ thống chân không như trong hình dưới đây. Lượng lớp kết dính được sử dụng phải được tính toán chính xác. Sau khi đóng gói, hệ thống nên thực hiện phát hiện rò rỉ chân không. Sau khi dừng bơm, duy trì áp lực trong hơn 10 phút. Nếu mức độ chân không không giảm, hãy đóng cửa bể báo chí nóng.
(4) đúc thành phần và xử lý.
Đặt các đường cong thời gian và thời gian áp suất theo các thông số quy trình bảo dưỡng của nhựa epoxy, và chạy chương trình để nóng lên và chữa bệnh. Mô hình máy bay không người lái này áp dụng hệ thống bảo dưỡng nhiệt độ trung bình, có ưu điểm của nhiệt độ đúc thấp, chu kỳ đúc ngắn, ứng suất bên trong thấp của các bộ phận, độ ổn định kích thước tốt, độ bền gãy cao và có thể giảm đáng kể chi phí tiêu thụ năng lượng và cải thiện hiệu quả sản xuất.
Sau khi sự hóa rắn của các thành phần được hoàn thành, nhiệt độ bên trong bể ép nóng (như trong hình bên dưới) chỉ có thể được giải phóng khi nó giảm xuống dưới 50 độ. Các thành phần được làm mát đến nhiệt độ phòng với khuôn trước khi giảm bớt để ngăn ngừa biến dạng do ứng suất dư bên trong các thành phần. Các thành phần được cắt và xử lý theo các đường cạnh.
(5) Kiểm tra chất lượng.
Để đảm bảo chất lượng bên trong của các bộ phận đúc của bể ép nóng, thử nghiệm không phá hủy được thực hiện bằng cách sử dụng một c-scanner siêu âm. C-scan siêu âm có thể phát hiện các khiếm khuyết như độ xốp, xen kẽ, phân tách, độ xốp, độ dày, hàm lượng sợi, định hướng sợi, vv bên trong vật liệu composite. Khi tiến hành thử nghiệm quét C trên vật liệu composite, đầu dò siêu âm và mẫu vật được đặt trong bể nước, với nước là môi trường khớp nối. Echo trở lại thông qua một mạch cổng để đảm bảo rằng chỉ có tiếng vang từ vật liệu composite mới có thể đi qua. Một ngưỡng biên độ có thể được chọn, và nếu biên độ tiếng vang ở trên ngưỡng, nó được đánh giá là một khu vực không đủ tiêu chuẩn; Bên dưới giá trị, nó có thể được xác định là một khu vực đủ điều kiện. Đầu dò được kết nối với một thiết bị cơ học và có thể di chuyển trên toàn bộ mẫu vật. Hình ảnh quét C có thể cung cấp chế độ xem mặt phẳng giới hạn có độ sâu cụ thể bên dưới bề mặt của mẫu vật.
Hình dưới đây cho thấy hệ thống hiển thị quét CT siêu âm. Khi thực hiện các hoạt động quét CT, thiết bị phát hiện siêu âm được trang bị mạch điện điện tử lấy mẫu tiếng vang nhận được trong một chu kỳ đã chọn. Nó bắt đầu hoạt động tại một thời gian hoạt động được chọn sau xung phát xạ ban đầu. Thời gian hoạt động được chọn tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa phần trên của giới hạn phát hiện và độ sâu của mảnh thử nghiệm và thời gian mạch gating bị ngắt kết nối tỷ lệ với độ dày của giới hạn phát hiện. Khi được sử dụng với các bộ chuyển đổi tập trung với khẩu độ lớn, các hệ thống quét CT có thể tạo ra các bản ghi chi tiết với độ phân giải không liên tục tốt. Nhược điểm rõ ràng của việc quét CT là việc tạo ra các chế độ xem mặt phẳng hai chiều không liên tục trong một phạm vi độ sâu nhất định, do đó cần phải tăng dần độ sâu và quét nhiều lần, nếu không, rất khó để cung cấp thông tin ở độ sâu khác.
Trong thử nghiệm bảng nhiều lớp, việc điều chỉnh mức độ phân biệt đối xử ở vị trí giữa giữa biên độ tín hiệu tối thiểu và tối đa có thể phát hiện các lỗi định hướng sợi bằng phương pháp quét C siêu âm. Khi phát hiện sự phân tách, các khuyết tật kết dính, lỗ chân lông và tạp chất, các khuyết tật có thể được hiển thị trong các mẫu màu thang độ xám. Trong một số điều kiện nhất định, độ lệch độ dày của các sợi có thể được phát hiện, nhưng các yếu tố như độ phẳng và độ đồng đều của bề mặt mẫu vật, khớp trở kháng của đầu dò, góc tới và điều kiện khớp nối đều có thể ảnh hưởng đến kết quả phát hiện.