热塑性预浸带缠绕工艺参数及加热方式对成型质量及内应力的影响

      采用热塑性预浸料带A PC-2/A S4进行了热芯和火焰两种方法的缠绕研究，分析了两种方法成型时预浸料带的温度-时间过程和两种方法下工艺参数对成型质量及内应力的影响。结果显示：热芯缠绕时制件的厚度受芯模温度限制，而火焰缠绕则不受限制。热芯缠绕时，缠绕张力和预浸料带的树脂含量是影响制件质量的主要因素。

     近年来，先进热塑性复合材料以其极好的韧性、低吸湿性及无限长的贮存期等突出特点逐渐被视为航空航天等先进产业中热固性复合材料潜在的替代材料。同常用的热固性复合材料相比，热塑性复合材料成型时一般需要较高的温度。常用的热固性树脂固化温度为250℃以下，如BM I、环氧等，而PEEK等热塑性复合材料成型温度在350℃以上。同时先进热塑性复合材料的成型压力较大（常在SMPa以上），而热固性复合材料的成型压力在1M Pa以下。较高的成型温度和较大的成型压力使得先进热塑性复合材料的制造成本很高，这是目前先进热塑性树脂基复合材料在航空航天上的应用尚不普遍的根本原因之一。因此，开发新的或改进现存的复合材料成型方法降低先进热塑性复合材料的制造成本是提高其在航空航天上应用水平的关键所在。

       在诸多复合材料成型方法中，缠绕技术能较好地实现低成本和高效率的结合。对热塑性复合材料而言，该方法有着不同于热固性复合材料的优越性，即热塑性复合材料易于实现“原位”成型，以省去如热固性复合材料所需的“后定型”（固化）环节，从而进一步提高制品的生产效率。所谓“原位”成型，即在缠绕过程中，线材（或带材）在芯模上铺贴与定型（热固惟复合材料为固化）可同时完成，而“后定型”则需另一个独立的步骤才能完成。

       热塑性预浸料缠绕过程中实现预浸料的铺贴和定型的加热方式很多，如：激光、热气枪、红外线和火焰等方法。各种方法适用于不同场合。本文中介绍两种加热方式：芯模加热（热芯法）和火焰法。两种方法的物理过程略有不同。热芯法成型时，在缠绕过程中制件整体处于受热状态中。火焰法成型时，理论上仅有缠绕点局部处于受热状态。二者经受的热历史不同，反映在制件的成型能力及成型的热应力等方面均有所不同。

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