航天復合材料質量管理有關問題的思考 zund G3 3XL-1600-composite台中雷射雕刻－黃玉仲焦點新聞熱搜

　　摘　要：復合材料經過了多年的發展歷程，現己基本自成體系，無論在原材料、構件成型，還是工程應用等方面，國內外都已形成規模，復合材料適用于飛機和航天飛機以及低地球軌道飛行器的工作環境對材料提出特殊的機械、熱/輻射等要求。先進復合材料在航天動力技術領域，起著重要的作用。因此，復合材料在成型過程中的質量管理尤為重要。
　　關鍵詞：復合材料　質量管理　思考
　　1.復合材料的發展現狀
　　復合材料的主要效益是更高的力學性能及減重，由于復合材料有可剪裁性，從而使其具有實現其他功能的可能性，這種多功能材料對于消除冗余材料、減重及降低成本具有潛力。航天高新技術對航天先進復合材料的要求越來越高，復合材料具有剛度大、強度高、質量輕的優點，而且可根據使用條件的要求進行設計和制造，以滿足各種特殊用途，從而極大地提高工程結構的效能。碳纖維具有高比強度、比模量、低熱膨脹系數和高導熱性等獨特性能，因其增強的復合材料用作航空航天結構材料，減重效果十分顯著，顯示出無可比擬的巨大應用潛力。
　　和國際先進水平相比，我國的高性能纖維無論在產品質量、品種方面，還是在生產規模等方面都有著相當大的差距。針對目前我國高性能纖維存在的這些問題，要充分認識到我國高新技術纖維與發達的巨大差距和亟待強化發展的重要意義。
　　2.復合材料的構成和質量管理
　　增強材料在復合材料中不構成連續相賦于復合材料的主要力學性能，如玻璃鋼中的玻璃纖維，CFRP（碳纖維增強塑料）中的碳纖維素就是增強材料。增強材料可選用玻璃纖維、石墨纖維、碳纖維、碳化硅和芳綸纖維等。品種可根據設計需要選擇短切纖維、單向織物、多軸織物、編織、針織、芯材等材料。基體是構成復合材料連續相的單一材料，玻璃鋼（GRP）中的環氧樹脂就是基體。隨著時代的進步以及人類對環境認識的不斷深入，質量的內涵不斷得以豐富，質量要素不僅僅反映復合材料物理化學性能的好壞，還體現航天工業對功能性的要求，對安全性的擔憂，以及對環境保護和社會責任的考慮。質量不僅包含內在的技術因素，還包含社會屬性和文化屬性等因素，因此，復合材料的質量控制尤為重要。復合材料成型過程的質量控制可分為工序的質量管理和成品的質量管理，前者是復合材料結構制造質量高低的關鍵。
　　2.1原材料的質量控制
　　原材料的質量穩定性和一致性是決定復合材料質量的基礎，是實現材料基本性能的重要因素。碳纖原料組成是聚合物，是高分子有機物，有聚丙烯纖維、黏膠絲和瀝青纖維三種。聚合物復合材料的主要原材料是纖維樹脂和固化劑，纖維和樹脂固化體系的成份和性能波動直接影響產品的質量。可以通過顯微鏡觀察原材料纖維的表面狀態，也可以將纖維浸漬樹脂制成復合材料，檢測纖維和樹脂結合力的性能。環氧樹脂耐有機溶劑、耐堿性能，較常用的酚醛與不飽和聚酯權勢脂為佳，然耐酸性差，固化后一般較脆，韌性較差。2嚴格原材料生產過程控制，穩定工藝，加強原材料的檢測分析是保證原材料質量穩定性的關鍵。
　　2.2復合材料成形工藝過程質量控制
　　在復合材料成形工藝過程中，成型是質量控制過程中的重要環節，是確保制品質量滿足設計要求，達到規定目標的關鍵。樹脂傳遞模塑（RTM）技術是一種適宜多品種、中批量、高質量復合材料構件制造的低成本成型技術，其基本原理是在設計好的模具中放置預成型增強體，閉合模具后，將所需的樹脂注入模具，當樹脂充分浸潤增強材料后，加熱固化，然后脫模獲得產品。當產品表面局部粗糙無光澤時，用手在模具上觸摸，當觸摸到這些部位時，手感極其粗糙，要及時清洗模具。用水砂打磨模具上粗糙的部位，再用蘸有丙酮的棉絲擦洗整個模具，后給模具涂覆脫模劑。工序組成了復合材料的成形工藝，工序操作管理的質量控制是是成形工藝質量保證的基礎。對于常規零件和構件其作業流程大致為：模具準備、裁剪、鋪疊、封裝、預壓實、固化、機械加工、裝配、成品。除了工序質量管理和成品質量管理外，采用先進的生產工藝，增加生產的自動化程度，是質量控制的又一項重要措施。
　　2.3復合材料成品檢測
　　成品檢測是對完工后的產品進行全面的檢查與試驗，防止不合格品流到用戶手中，避免對用戶造成損失，包括：產品性能、精度、安全性和外觀。只有成品檢驗合格后，才允許對產品進行包裝。檢查復合材料的外觀、尺寸、重量之后，還要用無損檢測的方法檢查產品有無內部缺陷。無損檢測技術即非破壞性檢測，在不破壞復合材料原來的狀態、化學性質等前提下，為獲取與待測物的品質有關的內容、性質或成分等物理、化學情報所采用的檢查方法。主要包括超聲檢測、電磁檢測、X射線成像檢測與工業CT、中子照相、聲阻、超聲、超聲衍射時差法、聲發射檢測、激光全息攝影等檢測技術。在研制產品時，要制定出對應于一定尺寸和類型的缺陷的檢測標準，加強對從業人員的質量管理教育，嚴把產品質量關。
　　總之，加強先進復合材料成型工藝過程中的質量控制,要穩定材料性能和工藝狀態，做到可操作、可檢測。對先進復合材料內部的質量進行全面監測控制,可有效地提高航天復合材料的產品質量和可靠性。

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