복합 재료 봉합 기술의 연구 및 응용 진전

복합 소재 봉합 기술은 봉합선으로 다층직물의 결합을 준삼차원 입체직물 또는 분리의 수 편직물을 전체적인 구조로 연결하는 일종의 복합 소재 예제 체제 기술을 뜻한다.

이 기술은 20세기 중후반기부터 복합 재료층의 손상을 높일 수 있기 때문에 복합재료의 충격 저항 성능을 크게 개선해 주목을 받고 있다.

본문 시스템은 복합 재료 봉합 기술의 특징을 소개하고, 주요 봉합 방식과 공예 인자 및 가장 우수한 적용 범위를 총괄하여 봉합 기술의 영향 복합 재료의 리뷰, 압축, 굽이굽이, 클립 및 충격, 압축 등 중요 역학 성능의 주요 연구 성과는 결국 복합 재료 봉합 기술의 국내외 중대 연구 및 응용 진전을 통해 전망을 제시했다.

봉합 기술의 특징

전통의 복합 재료 방직, 편직 및 포개공예에 대해 봉합 기술은 주로 이하 특징을 갖추고 있다.

① 디자인성이 강하고, 예제체의 포층 방향을 봉합하고, 층거리와 섬유 구조 등을 모두 최적화할 수 있으며, 봉합 방식과 봉합 지역도 수요에 따라 조절할 수 있다.

② 봉합은 원유 섬유 분포에 영향을 미칠 뿐만 아니라 봉합 인자 의 합리적 설정을 통해 일정한 전체적인 구조를 얻을 수 있으며 합리적인 균등한 응력 상태에 이르다;

③ 봉선은 대부분 로드를 감당할 수 있고, 주위 수지의 응력을 줄여 복합 재료층의 성능을 높일 수 있다.

④ 고도의 자동화로 봉합 효율을 높이는 고도자동화 봉합 설비를 개발하고 있습니다.

⑤ 조립공예가 우수하고 봉합기술은 하나의 연결 기술으로, 복합재료 기타 연결기술 (점접, 접합 등)에 비해 복합재료의 전체성이 강하고, 국부적 집중이 쉽지 않다.

둘째, 주요 봉합 방식 및 공예 인자

구조응용에서는 주로 세 가지 봉합 방식을 채택하고, 즉 개선된 자물쇠 봉합, 체인 봉합 및 샤넬 (Tufting) 의 봉합 (자세한 보기 1개) 을 나타낸다.

자물쇠 봉합은 양면 봉합으로 개선된 자물쇠 봉합에 꿰매여 예제 체의 한쪽 부분에서 가져와 밑줄 매듭 후 다음 순환으로 이어져 상선과 밑선의 매듭은 예제체 표면에 위치해 예제 두께를 최대한 줄이고, 섬유 구부린 및 응력 집중효과, 구체적인 그림 1

자물쇠 봉합은 일반적으로 예제체에 비교적 작은 곡률 변화를 요구하고 있으며, 현재 큰 사이즈 벽판 가장자리에 봉합 및 근육과 복피 연결을 강화하고 봉합 두께는 20mm에 달한다.

체인 봉합은 단면 봉합에 속하고 구부러진 바늘과 진바늘은 동쪽에 위치하고, 바늘을 따라 바느질 방향으로 이동하고, 바늘은 예제체를 꿰뚫고 세트를 연결하고, 구체적으로 그림 1 (b)처럼 보인다.

체인 봉합은 일반적으로 곡률이 크고 얇은 예제체 봉합으로 봉합 두께가 일반적으로 10mm를 넘지 않는다.

Tufting 봉합도 단면 봉합의 하나로 꿰매는 예제체 일쪽에서 뚫고 다른 측면으로 꿰뚫고 재봉바늘은 예제 체내에 남아 봉합을 완료하고 구체적인 그림 1 (c)처럼 표시됩니다.

Tufting 봉합은 두꺼운 예제체로 꿰매고 있지만 단순한 Tufting 봉합은 봉선과 예제체 내부 섬유의 마찰력만으로 꿰매는 바느질을 유지할 수 있기 때문에 일반적으로 다른 위치를 예제체 내부에 남겨 재봉질을 보장해야 한다.

주요 봉합 인자에는 봉선 종류, 봉선 직경, 봉합 밀도 및 봉합 방향 등이 포함되어 있으며, 이들 공예 매개 파라메트릭스는 예제체 고화 후 성능에 직접적으로 영향을 줄 수 있다.

봉합선을 선택할 때는 봉선의 강도, 내연성, 내온성 및 그에 맞는 수지 체계의 일치성을 고려해 흔히 볼 수 있는 재봉선 종류는 탄소 섬유, 유리 섬유, 케이프라 섬유 및 폴리에스터 등이 있다.

고온의 케프라 섬유, 캐브라 (Kevlar29), 질량, 내마초, 인성이 높고, 현재 광범위한 응용 및 항공 분야.

직경이 큰 재봉선은 복합 재료의 층간 손상 한계를 더욱 높일 수 있으나 예제체 내부의 섬유 구부림, 손상, 부품 내부 봉선처의 수지가 쌓여 구조가 줄어들기 때문에, 압축 강도가 줄어들기 때문에 예제 구조에 따라 봉선 직경을 합리적으로 선택해야 한다.

봉합 밀도는 주로 봉선의 바늘거리와 행거리 2개 변수 를 포함해 봉합 밀도가 높을수록 예제체 내부 섬유 손상 및 섬유 굴곡 현상이 심해질수록 예제체 내부의 부지방 지역도 많아질수록 제본면에 성능이 커진다. 반면 봉합 밀도가 낮을수록 부품 층의 성능 개선도 작아진다.

이에 따라 합리적으로 봉합 밀도는 복합 소재 제품의 전체 성능을 높여야 한다.

중항복합재료 유한책임회사 조룡 등 연구에 따르면 봉합밀도 5 ~6침 /cm2 시 재료의 종합성능이 최고라고 밝혔다.

예제체는 보통 봉합 방향은 0 ° 45 ° 90도, 복합 재료의 연쇄 강도가 봉합 방향의 영향이 비교적 크다. 그중 0 ° 봉합의 제품의 강도는 최소 45도 ° 90도 봉합과 비슷하다.

3, 봉합 재료 역학 성능 영향

봉합은 예제체 내부 섬유의 굴곡과 손상을 초래하고 재봉선소에서 부지존을 형성하고 응력집중점이 형성돼 재료의 성능이 떨어지는 주요 원인이다. 그러나 봉합재료의 층간 손상을 크게 높일 수 있고, 틈새의 존재는 균열 확장을 막을 수 있기 때문에 복합재재력력의 영향이 일정한 복합 효율에 따른다.

대량의 연구에 따르면 봉합은 재료의 확장 강도가 낮아질 뿐만 아니라 봉합 자체의 특성 때문에 재료의 파괴 패턴과 전통의 복합 재료층 합판은 비교적 큰 차이가 있고, 봉합밀도와 재봉선직경의 확대에 따라 늘어날 수 있으며, 스트레칭 강도가 점점 낮아진다.

그러나 위옥경 등과 오강 등의 연구에 따르면 봉합밀도 5 ~6바늘 /cm2 시 재료의 인장파괴 패턴은 주로 섬유의 결렬로 봉합 재료의 인터페이스 강도 피해율은 크지 않다.

봉합 재료 압축 강도에 대한 영향은 단순한 증감 관계가 아니라 층 합판층 설계 및 봉합 인자 의 영향으로 봉합 소재층 합판의 압축 강도가 때로는 낮아질 때도 있다.

정소전 등 연구는 봉합이 0 ° 단방향층 합판의 압축 성능을 비교적 낮춰 24%, 그러나 90도 층 합판에 대한 압축 성능은 극히 작다.

오강 등은 [45 /0 /45 /90]4S와 [90 /45 /90 /90 /90 /90 /40 /45 /45 /45 /45 /45 /45 /90 /90 /2S 봉합층 합판 압축 성능을 발견해 압축성능을 낮추고, 봉합률을 변경하고, 그 압축 성능을 향상시키는 추세, 0 ℃방향의 봉합판의 압축성능이 가장 작다.

많은 학자들은 봉합재료층 합판의 구부러진 성능이 떨어지는 것을 발견했으나, 하락도는 보통 20%를 넘지 않았고, 봉합밀도는 재료의 굽은 성능에 영향을 미치지 않았다.

그러나 유리는 그 연구에서 재봉밀도를 적절하게 최적화시켜 재료의 굽은 성능을 높일 수 있으며, 봉합 밀도는 4바늘 /cm2 의 재료로, 그 굽은 강도가 봉합 전에 비해 27.8% 높았다.

손키영은 3차원 니트 복합 소재의 구불구불한 성능을 체계적으로 연구해 짜임각을 20도, 연결 길이는 70mm, 중밀도 봉합 3차원 니트 복합 소재의 굽은 성능이 비교적 우수하다.

복합재료 봉합층 합판의 가위 강도가 봉합 밀도가 높아지면서 하락한 추세는 봉합 밀도가 지나면 섬유 손상과 재봉선처에 부진이 집중돼 있어 합판의 가위 강도가 오히려 낮아졌다.

봉합 밀도 최우치의 초점은 합판 층순과 봉합 인자에 달려 있다.

봉합은 층합판을 높이는 GIC 수치를 높여 봉합 밀도 증가, 재봉선 강도를 낮춰 재봉선의 양씨 모량을 낮춰 시력의 두께와 축의 강도를 높여 시품의 GIC 값을 높일 수 있다.

봉합은 복합재층 합판의 충격 손상을 뚜렷하게 낮춰 층 합판 충격을 높이고 압축 강도 (CAI), 많은 실험에 따르면 합리적인 설계 봉합 인자 인자가 합판의 CAI 40% 이상을 높일 수 있으며, 심지어 400%까지 올라갈 수 있다.

4 、봉합 기술의 응용 현황

봉합 기술은 최근 30년 가까이 응용역사가 있는데, 복합 재료 구조에 두께의 방향을 증강할 수 있으며, 복합 재료 구조의 손상을 개선하는 데 주로 쓰인다.

현재 봉합 설비는 이미 1세대 인공 제어 공업재봉틀에서 2세대 컴퓨터 제어 평면 봉합 설비에서 제3세대 컴퓨터 제어의 다바느질 설비로 발전해 다양한 구조의 2차원 및 3차원 봉합을 실현할 수 있다.

최근 몇 년 동안 액체 성형 공예의 신속하게 발전하여 더욱 봉합 기술의 광범위한 응용으로 좋은 기초를 다졌다.

고체 로켓 엔진 제트튜브 스튜브, 확장, 스트레치, 브레이크, 나사, 비행기 날개 등은 복합 재료 봉합 기술을 채택했다.

미국 항공우주국 (NASA)의 ACT 는 13.5m ×2.7m의 봉합 / RFI 반익기 벽판 을 제작할 계획이며, 그림 2개 비행기의 반 익스텐션 테스트에 성공했다.

또 보잉회사는 큰 치수 복잡 구조물 (기신곡판) 봉합 3세대 봉합 설비도 개발했다.

한편 미국의 공군 레터 실험실과 미국 해군 항공병 총사령부는 ALAFS 계획도 합동적으로 작성해 날개 구조배치, 내부 관로 설정, 에어컨 탱크 설계, 양의 배치, 내부 밴드 배치, 상등 7대 관건 기술을 봉합 재료의 RTM 및 RFI 성능기술이 이뤄질 계획이다.

현재 국내에서는 특히 중항복합재료 유한책임회사가 봉합 / RTM, 봉합 / RFI, 봉합 / VARI 기술은 각종 복합재료 구조에 성공해 복재구조의 층의 강도, 충격 저항 및 전체성을 크게 높여 구조품의 조립 원가를 낮추고 있다.

3 -6은 국내 연구 제작의 전형 봉합 / LCM 구조를 제시했다.

단어

복합 재료 봉합 기술은 전통복합 재료층 간 성능이 낮고 충격 손상 제한 문제들을 잘 해결했다.

현재 국내 액체 성형 기술은 갈수록 성숙해지고, 제3세대 봉합 설비의 한층 최적화 및 복합 재료 제조 비용의 감소, 복합 재료 봉합 기술은 항공 우주 분야에서 중시 받을 뿐만 아니라 선박, 자동차 등 분야에서 널리 확대, 각 종류의 구조와 기능품의 경량화를 위해 큰 공헌을 제공한다.