在本文中将从Process、Results、Materials、Tooling、Operation Cost、Equipment等6个方面对复合材料常见加工工艺Prepreg/Autoclave(预浸料/高压釜)、Resin Transfer Molding(RTM,树脂传递模塑)、Resin Infusion(树脂灌注)、Prepreg/Oven Cure(预浸料/烘箱固化)、Press Molding(模压成型)和Wet Layup(湿铺工艺)进行定性定量对比评价。
在6个方面进行定量评价时,以满分10分为最高分、0分为最低分进行考量;其中Process过程考量主要涉及Cleanliness(清洁度)、Volatile release(挥发剂释放)等6个方面;Results考量涉及Repeatability(可重复性)、Void content(孔隙量)等10个方面;Materials考量涉及Cost of materials(材料成本)等4个方面;Tooling考量涉及Tooling cost(工具成本)等3个方面;Operation Cost涉及Labor intensity(劳动强度)等3个方面;Equipment考量涉及Equipment expense(设备费用)等3个方面。
图1和表1中汇总了6种常见复合材料加工工艺定量考核的指标,下面将针对这6种常见工艺进行一一评述。
图1 常见6种复合材料定量评价
表1 常见6种复合材料具体考量指标
Results:航空级
等级:中级技能
在质量方面,基于预浸料的结构件在高压釜中固化,使其具有特定的优势。该过程可以高度控制,从而产生优异的结果。但主要挑战包括昂贵的材料、工具、运营成本和设备。
Resin Transfer Molding(树脂传递模塑)
Results:优秀的装饰品
技能等级:高技能
使用树脂传递模塑工艺制造的部件可以产生美丽的外观。但该过程确实需要高水平的技能,并且所有表面都必须经过加工处理。优势之一是材料成本较低。
Resin Infusion(树脂灌注)
Results:消费品等级
技能等级:中级技能
使用树脂灌注制造部件将产生消费品级结果。如果有预算,这是一个很好的过程,因为入门成本不高,树脂灌注不需要特殊的设施。
Prepreg/Oven Cure(预浸料/烘箱固化)
Results:消费品级
技能等级:中级技能
构建预浸材料结构件并在烘箱中固化,将为具有正确技术技能和设施的人员提供消费品级的结果,其挑战主要包括昂贵的材料和大量的劳动力,但设备比高压釜便宜。
Press Molding(模压成型)
Results:高度可预测的结果
技能水平:一般技能
使用模压成型制造复合材料结构件是一个相对简单的过程,具有一般技能的人可以进行。它将需要专用设施和昂贵的设备。除了高消耗外,昂贵的工具和材料也增加了成本。但是可以获得可预测的结果,这对于大批量生产来说是理想的选择。
Wet Layup(湿铺工艺)
Results:低等级
技能水平:低技能
使用湿铺工艺制造复合材料结构件不会产生很好的效果,但它对初学者有好处,而且非常便宜。它不需要专门的设施,材料成本更低。
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