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標題: 航空復合材料制件加工、裝配及無損檢測（節(jié)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(jié)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(zhì)量。復合材料制件屬于脆性各向異性材料，常規(guī)的加工方法不能滿足復合材料加工質(zhì)量要求。傳統(tǒng)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(fā)生分層破壞等。因此要求復合材料生產(chǎn)需配備大型自動化高壓水切割機、超聲切割設備和數(shù)控自動化鉆孔系統(tǒng)等專用設備，以滿足復合材料制件經(jīng)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(chǎn)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(tǒng)切割方法帶來的問題。超聲切割技術的切割質(zhì)量優(yōu)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(jīng)在國外航空企業(yè)內(nèi)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(zhuǎn)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(tǒng)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(chǎn)品本身特征，基于飛機產(chǎn)品數(shù)字化定義，通過飛機柔性裝配流程、數(shù)字化裝配技術、裝配工裝設計、裝配工藝優(yōu)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(xiàn)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(shù)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(chǎn)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(tǒng)金屬材料鉆削設備的本質(zhì)區(qū)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(zhì)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(chǎn)生分層、鉆孔時有纖維未切到的問題。因此，根據(jù)復合材料構件不同的成型方式，應選擇不同的鉆削參數(shù)、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(fā)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(fā)。相控陣超聲檢驗與傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)法快得多。因為用傳統(tǒng)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(tǒng)探頭有更高的生產(chǎn)效率。 

          
復合材料在飛機上用量的遞增使復合材料制造業(yè)迅速成為飛機制造業(yè)的主要組成部分。今后飛機50%以上的結構件將由金屬轉(zhuǎn)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)法快得多。因為用傳統(tǒng)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(tǒng)探頭有更高的生產(chǎn)效率。
          

          
所述不一定準確。




          

          

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