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航空復合材料固化監測方案

2025�02�26�
資料類型pdf文件資料大小130527
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� � �廣東皓天檢測儀器有限公� 需要積�0
� � �步入式試驗室,高低溫試驗箱,高低溫濕熱試驗箱,高低溫測試箱,試驗箱廠�
【資料簡介�

航空復合材料固化監測方案

 

一、試驗目�

 

針對碳纖維復合材料固化過程中溫度梯度難以精準控制(行業要� ±1.5�/㎡)、孔隙率偏高(傳統工藝普� > 1%)等難題,本方案通過16 區獨立控溫系統、紅外熱成像實時監測樹脂粘度反饋控制三大核心技術,實現�

 

固化溫度場均勻性優化至 ASTM E595 標準(≤±1.5�/㎡)�

 

孔隙率降低至 0.5% 以下�

 

固化周期�� 30%�提升生產效率�

 

 

二、實� / 設備條件

1. 硬件系統配置

 

皓天鑫控溫大型步入式試驗�


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尺寸�6m×4m×3m,支持大尺寸部件(如機翼蒙皮、機身框架)固化�

 

溫區控制�16 組高精度 PID 溫控模塊,單點控溫精� ±0.5℃;

 

加熱方式:電加熱 + 熱風循環,高溫度 250℃,升溫速率 0~10�/min 可調�

 

紅外熱成像在線監測系�

分辨率:640×480,測溫范� - 20℃~300℃,精度 ±1℃;

 

動態采集:每� 5 幀,實時生成全場溫度云圖�

 

樹脂粘度變化反饋控制模塊

集成光纖傳感器,實時監測樹脂固化過程中的粘度變化�0~10^6 Pa?s);

 

算法模型:基� Arrhenius 方程的固化動力學預測,自動調整升溫速率�

 

2. 軟件系統

 

固化工藝編程軟件:支持自定義溫度 - 時間曲線(最� 100 段)�

 

數據追溯平臺:存儲溫度、粘度、壓力等全參數,支持 AI 趨勢分析�

 

 

三、試驗樣�

 

材料類型:T800 碳纖� / 環氧樹脂預浸料(厚度 2mm);

 

試件尺寸�1.5m×1m×10 層疊層板�

 

設計孔隙率目標:�0.5%�

 

 

四、試驗步�

 

工藝參數初始�

輸入固化工藝曲線(如:室溫→120�/2h 保溫�180�/3h 固化→自然冷卻)�

 

設定溫度梯度閾� ±1.5�/㎡,粘度臨界� 5×10^4 Pa?s�

 

實時監測與調�

光纖傳感器實時傳輸粘度數據;

 

當粘度接近臨界值時,系統自動觸� “階梯式降溫� 策略(如� 180℃降� 150℃保� 0.5h),避免過固化�

 

紅外熱成像系統每 10 秒反饋全場溫度分布;

 

16 區控溫系統通過 PID 算法動態補償邊緣溫區熱量損失�

 

溫度場動態平衡:

 

樹脂固化進程監控�

 

異常預警與干�

若某溫區溫度偏差� ±2℃,系統自動聲光報警并暫停加熱;

 

支持手動介入調整,保留歷史操作記錄�

 

五、實驗結� / 結論

 

指標

傳統工藝

本方�

標準要求

溫度場均勻性(�/㎡)

±3.2

±1.2

±1.5

固化周期(小時)

8.5

5.9

-

孔隙率(%�

1.2

0.3

�0.5

層間剪切強度(MPa�

68.5

82.3

�75

 

結論�

 

通過 16 區控溫與紅外熱成像聯動,溫度場均勻性提� 62.5%,滿� ASTM E595 嚴苛標準�

 

基于粘度反饋的智能調控策略使孔隙率降� 75%,層間結合強度顯著增強;

 

固化周期縮短 30%,單批次能耗減� 22%,綜合效益提升超 40%�

 

 

六、方案優勢與應用

 

技術性:實現 “溫� - 粘度� 雙參數閉環控制的固化系統�

 

場景適配性:支持航空航天、新能源汽車等領域的碳纖維、玻璃纖維復合材料固化;

 

數據價值:積累的工藝參數庫可用于新材料研發的快速迭代�

 

 

以上方案僅供參考,在實際試驗過程中,可根據具體的試驗需求、資源條件以及產品的特性進行適當調整與優化�        



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