干纤维自动铺放参数对复合材料剪切性能的影响

黄炎 张小辉 孙朝海

摘 要：为了研究自动铺放过程中干纤维工艺参数对复合材料剪切性能的影响，分析了不同干纤维铺放工艺参数对层合板样件层间剪切性能的影响．结果表明：在给定参数范围内，丝束张力对剪切性能的影响最大；随着丝束张力的增大，纤维展平效果得到提升，剪切性能增强；而随着丝束张力的继续增加，纤维断裂几率增大，剪切性能降低．结合正交试验Ｌ９（３３）方法确定优选的铺放工艺参数为：丝束张力４Ｎ，压紧力２００Ｎ，铺放速度１００ｍｍ／ｓ，此时复合材料试件的剪切性能得到明显提升．

关 键 词：干纤维；自动铺放；复合材料；层间剪切强度；丝束张力；压紧力；铺放速度；工艺参数

中图分类号：ＴＨ１６２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－１６４６（２０２３）０２－０１６８－０５

随着自动铺放技术在航空复合材料构件整体化制造中的占比越来越重，采用预浸带作为铺放材料的自动铺放技术日渐成为满足大型复合材料構件制造要求［１－２］的首选工艺．然而受预浸料带宽、工艺质量和铺放路径轨迹的限制［３－４］，机身框架、飞机尖角整流罩等大曲率构件在铺放过程中非常容易产生褶皱，甚至有些拐角或直角特征根本无法铺放［５］．传统预浸带式纤维铺放工艺中，为了防止发生树脂基体交联反应失效，预浸带需要在低温下储存且储存寿命仅约为６个月，同时预浸带在铺放过程中，高粘度树脂会对铺放设备造成污染，损害设备寿命．上述问题极大阻碍了复合材料制构件性能的进一步发挥与应用［６－１１］．干纤维自动铺放技术优势显著，能够很好地克服上述问题，将大大推进复合材料制造水平的提升并具有较大应用价值．