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目前日期文章:20101121 (12)

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先进复合材料具有比强度和比模量高、耐疲劳、各向异性和可设计性、材料与结构的一次成型等性能,自上世纪60年代问世以来,很快获得广泛应用,成为 航空航天4大材料之一。随着其材料性能和制造技术的不断改进,复合材料未来在战斗机、大型军用运输机、无人机等平台上必将占有重要地位。

 

为 满足新一代战斗机对高机动性、超音速巡航及隐身的要求,进入90年代后,西方的战斗机无一例外地大量采用复合材料结构,用量一般都在25%以上,有的甚 至达到35%,结构减重效率达30%。应用部位几乎遍布飞机的机体,包括垂直尾翼、水平尾翼、机身蒙皮以及机翼的壁板和蒙皮等。 无人战斗机是未来航空武器的一个重点发展方向。为满足采购政策、隐身性能、机动性、生存力对材料的特殊需求,为尽可能地降低结构重量、提高燃油装载量,无 人战斗机结构的一个显著特点就是大量应用复合材料。以波音公司的X-45A 为例,除机身的龙骨、梁和隔框采用铝合金外,其余的机体结构都是由复合材料制成。诺斯罗普•格鲁门公司的X-47A的机体除一些接头采用铝合金外,整个机 体几乎全部采用了复合材料。

 

航空工业中制备复合材料制件的主要要求为:可支付得起;高度自动化;好的质量控制;降低模具成本及缩短生产 周期。为了达到这些要求,航空工业正着眼于:编 织技术;先进的铺带技术;非热压罐技术;注射工艺;先进的固化工艺;全质量概念及热塑性工艺。本文主要针对其预形件制造技术及零件成形技术进行讨论。

 

预成形体及蜂窝夹芯结构制造及应用技术

 

目前复合材料预成形体的制造技术主要有以下几种:

 

(1) 缝合技术。

 

缝合织物增强复合材料是采用高性能纤维和工业用缝合机将多层二维纤维织物缝合在一起,经复合固化而成的纺织复合材料。它通过引用贯穿厚度方向的纤维来提高抗分层能力,增强层间强度、模量、抗剪切能力、抗冲击能力、抗疲劳能力等力学性能,从而满足结构件的性能需求。

 

到 目前为止,大部分的缝合复合材料结构的开发项目都是以美国的NASA为主进行的。其中最著名的是利用缝合技术制造的复合材料机翼,其中采用了波音公司开 发的28m长的缝合机制造飞机机翼蒙皮复合材料预成形体。该缝合机能够缝合超过25mm厚的碳纤维层,缝合速度达3000针/分。除了缝合蒙皮预成形体 外,还可缝合加强筋。缝合完成后采用RFI 技术进行加热和加压。这样生产出的结构件相对于同样的铝合金零件重量减少25%,成本降低20%。

 

在 欧洲,EADS公司也开发了该技术,利用该技术首先制造的零件是A380后机身压力隔框,该材料为干态碳纤维预成形体,比粘性的预浸料较易处 理。每片复合材料使用自动缝合机连接在一起,可靠性和可重复性好。采用的缝合机是几种长度的碳纤维织物并排铺放在长和宽都为8m 的台面上。缝合头由一个金属横梁带着前后移动,曲形针缝合材料的速度达到每分钟100针。工程师使用一种特殊的曲形针能够实现单边缝合,因而可以连接任何 长度的材料。连接后的后压力隔框板成为一块“毯子”。接着,“毯子”放在一个模具上被卷起来再铺开,看起来像一个倒扣的大碗,为了获得必要的强度,6块这 样的“毯子”按不同方向交替铺叠。预成形体的叠层板缝合在一起,然后将纤维板和树脂一起放在热压罐里在真空状态下加热加压熔化,最后固化。由于整个过程自 动化程度较高,因此成本低且可靠。

 

缝合复合材料具有良好的层间性能、成本低、效率高,且可设计。缝合还可代替复合材料传统的机械连接方 法,从而提高整体性能。因此有望用于大型整体复杂结构 件制造,特别是可用于大型军用运输机的机体结构,减轻重量和降低成本。该技术的关键技术包括:专用设备的研制以及缝合工艺。

 

(2) 穿刺。

 

穿 刺是复合材料结构三维加强的一种简单方法,在几方面优于缝合技术。但是它不能用于制造预成形体。在这个工艺中利用薄的削棒以正确的角度在固化前或固化时 插入二维的碳纤维环氧复合材料层板中,从而获得三维增强复合材料结构。Z向削棒可以是金属材料(一般是钛合金),也可采用非金属材料(一般采用碳纤维环氧 复合材料)。复合材料的削棒直径一般是0.25mm和0.5mm。将削棒插入的方式有两种,一是采用真空袋热压的方法,二是采用超声技术。真空袋热压法更 适合于相对大或无障碍部位进行Z向结构加强,而超声法则对难到达部位或局部需要Z向加强的结构部位更为有效。另外,超声法还可利用金属削棒插入已固化的复 合材料中实现分层复合材料的修理。

 

穿刺技术与缝合技术的出现和应用极大改进了复合材料的断裂韧性,意味着复合材料能够承受更高冲击强度 和剥离应力。事实上,Z向增强技术已用于 GE90发动机风扇叶片,对强度要求的部位进行加强。在飞机上,该技术用于泡沫夹芯蒙皮结构,是传统上采用的铝蜂窝结构的挤压强度的3倍。该技术比缝合技 术更具发展潜力,主要是因为其节省了高成本的缝合机,尺寸不受限制,特别是能够进行局部结构的加强,因此是未来飞机机体应用的关键技术。

 

(3) 三维机织。

 

该 工艺目前已经广泛用于复合材料工业,主要用于生产单层、宽幅织物,作为复合材料的增强体。三维异型整体机织技术是国外上世纪80年代发展起来的高新纺织 技术,它创造了一类新的复合材料结构形式。采用三维异型整体机织技术制造的复合材料制件具有整体性和力学的合理性两大特点,是一种高级纺织复合材料。三维 异型整体机织技术的突出特点是纺织异型整体织物,如T形、U形、工形、十字形等型材和圆管等,灵活的机织工艺还可以创造出许多新的复杂形状织物。

 

目 前主要开展纤维束排列布局的设计、编制工艺过程的动态模拟,实现三维异型整体机织的自动化、提高三维机织复合材料的质量和生产率、加速三维异型整体机织 复合材料的发展和推广应用。国外还利用三维机织技术在飞机和发动机的其它结构上进行了验证,如飞机的T型框、带加强筋的壁板、发动机安装架等,最先进的是 在Scramjet发动机原型机上应用了三维机织蜂窝夹芯复合材料燃烧室,材料为陶瓷基复合材料,其采用三维机织的最大益处是形成整体燃烧室结构,解决了 由一般制造方法带来的连接和泄漏问题。

 

(4) 编织。

 

编织是一种基本的纺织工艺,能够使两条以上纱线在斜向或纵向互相交 织形成整体结构的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂形状的预成形体,但其尺寸受设备 和纱线尺寸的限制。在航空工业,目前该技术主要集中在编织的设备、生产和几何分析上,最终的目的是实现完全自动化生产,并将设备和工艺与CAD/CAM进 行集成。该工艺技术一般分为两类,一类的二维编织工艺,另一类是三维编织工艺。

 

传统的二维编织工艺能用于制造复杂的管状、凹陷或平面零 件的预成形体,它与其它纺织技术相比成本相对较低。它的研究主要集中在研发自动化编织机来减少生产 成本和扩大应用范围。它的关键技术包括质量控制、纤维方向和分布、芯轴设计等。它在航空工业的应用包括制造飞机进气道和机身J 型隔框。该技术通常与RTM和RFI技术结合使用,另外也可以与挤压成形和模压成形联合使用。其应用水平在洛克希德•马丁公司生产F-35战斗机进气道制 造中最能体现其先进性,加强筋与进气道壳体是整体结构,减少了95% 的紧固件,提高了气动性能和信号特征,并简化了装配工艺。为了克服二维编织厚度方面强度低的问题,开发了三维编织技术,为制造无余量预成形体提供了可能。 但是该技术同样受到设备尺寸限制。

 

目前,一般的编织设备只能生产小于100mm截面的预成形体,而飞机零件的大型化则需要大尺寸且昂贵 的编织机。该技术虽然从60年代就已发展起 来,经历了四步编织、二步编织到多层互锁编织技术。随着三维编织机的发展,其在飞机制造的未来仍具有很大应用潜力。三维编织的C、J、T板材和I型梁、连 杆、机体大梁、F型机身隔框、机身筒形件等都已得到验证。

 

(5) 针织。

 

针织用于复合材料的增强结构始于上世纪90年 代。由于它的方向强度、冲击抗力较机织复合材料好,且针织物的线圈结构有很大的可伸长性,易于制造非承力的复 杂形状构件。目前国外已生产了先进的工业针织机,能够快速生产复杂的近无余量结构,而且材料浪费少。用这种方法制造的预成形体可以加入定向纤维有选择地用 于某些部位增强结构的机械性能。另外,这种线圈的针织结构在受到外力时很容易变形,因此适于在复合材料上成形孔,比钻孔具有很大优势。但是它较低的机械性 能也影响了它的广泛应用。

 

(6) 经编。

 

针织在航空航天工业的应用很有潜力。而采用经向针织技术,并与纤维铺放概念相 结合,制造的多轴多层经向针织织物一般称为经编织物。这种材料由于不弯曲,因 此纤维能以最佳形式排列。经编技术可以获得厚的多层织物且按照期望确定纤维方向,由于不需要铺放更多的层数,极大提高经济效益。国外目前已经能够在市场上 获得各种宽幅的玻璃和碳纤维经编织物。这种预成形体有两个优点:一是与其他纺织复合材料预成形体相比成本低;二是它有潜力超过传统的二维预浸带层压板,因 为它的纤维是直的,能够在厚度方向增强从而提高材料的层间性能。但是目前限制其应用的主要原因是原材料成本高以及市场化程度不够。国外航空航天工业部门正 在研究将这种技术用于次承力和主承力构件,已经在飞机机翼桁条和机翼壁板上进行了验证,预计未来将在飞机制造中广泛应用。

 

针对以上预成形体制造技术,国外近年还开展了多种研究,如美空军实施复合材料结构斜织预成形体开发计划,取消铺层工序,以降低加工整体复合材料结构的复杂程度及成本。

 

(7) 层板及蜂窝结构制造技术。

 

纤 维增强金属层板(FRML)是由金属薄板和纤维树脂预浸料交替铺放胶合而成的混杂复合材料。改变金属类型和厚度、纤维树脂预浸料系统、铺贴顺 序、纤维方向、金属表面处理和后拉伸度等可改变FRML的性能,以用于不同地方。现在的FRML主要使用铝合金薄板。由于使用铝锂合金可提高FRML的比 刚度,使用钛合金可大大可提高FRML的耐温性,所以以铝锂合金或钛合金为基的FRML也在考虑和研究中。FRML中的纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维和碳 纤维,它们各自与铝合金板组合后可构成三种性能不同的FRML,分别称为GLARE、ARALL和CARE。如今,FRML多指这三种材料。纤维预浸料用 的胶主要是热固性的环氧树脂胶,也可使用热塑性塑料如PEEK、聚苯硫醚和聚酰胺等取代热固性树脂胶。胶接蜂窝夹层结构也是一种特殊的结构用复合材料,它 把蜂窝开关的夹芯材料夹在两块面板之间并用胶粘剂粘接。因为具有良好的比强度和比刚度,因此在未来的大型军用运输机及无人机等机体具有相当广泛的应用前 景。

 

这些技术虽然民用更为广泛,但在军用飞机上的应用潜力也很大。如A380在复合材料成熟技术支撑下,除碳纤维复合材料之外,空客还选 定玻璃纤维增 强的铝合金层板Glare来制造27块机身壁板。这一技术是A380 大型运输机将大范围地采用创新材料的一个关键里程碑,StorkFokker公司的工厂已开始使用新型加工工艺大批量地生产该机机身壁板。被称为 Glare 的材料,是一种短玻璃纤维增强铝合金,这种材料是由铝合金薄板与环氧树脂玻璃纤维夹芯粘接在一起形成的金属和复合材料交叠结构。Glare大约比铝合金轻 25%,有更好的抗疲劳强度和抗冲击性。Glare 材料的一个优点是成形零件可以像铝合金构件一样铆接到飞机上。事实上,Glare材料可以如同整体铝合金件一样钻孔和切削,因此可以使用同样的工具进行修 理。Glare材料的使用将使A380飞机减重近1t(800kg),上机身壁板使用面积达470m2,共使用27块Glare壁板,最长的达11m。生 产厂扩建了12000m2以适应这种材料的制造,目前已经制造了机身壁板。但是Glare板比铝合金昂贵,但如果成形为零件,如双曲度壁板,则最终成本与 拉伸铝合金壁板几乎一样。这一技术在大型军用运输机上具有广泛的应用前景。

 

复合材料零件成形及制造技术

 

目前在飞机机体上采用的复合材料零件成形技术主要包括:

 

(1) 树脂转移模塑成形技术。

 

RTM 工艺的主要原理是在模腔中铺放按性能和结构要求设计的增强材料预成形体,采用注射设备将专用树脂体系注入闭合模腔,模具具有周边密封和紧固以及注射 及排气系统,以保证树脂流动流畅并排出模腔中的全部气体和彻底浸润纤维,还具有加热系统,可加热固化成形复合材料构件。它是一种不采用预浸料,也不采用热 压罐的成形方法。因此,具有效率高、投资、绿色等优点,是未来新一代飞机机体有发展潜力的制造技术。

 

树脂转移模塑成形技术是一种低成本 复合材料制造方法,最初主要用于飞机次承力结构件,如舱门和检查口盖。1996年美国防务预研局开展了高强度主承力构件 的低成本RTM 制造技术研究。目前中小型复合材料RTM零件的制造已经获得了较广泛的应用,而大型RTM件也在JSF的垂尾上应用成功。该方法的优点是环保、形成的层合 板性能好且双面质量好,在航空中应用不仅能够减少本身劳动量,而且由于能够成形大型整体件,使装配工作量减少。但是树脂通过压力注射进入模腔形成的零件存 在着孔隙含量较大、纤维含量较低、树脂在纤维中分布不匀、树脂对纤维浸渍不充分等缺陷,因此该技术还有改进潜力。

 

由于该技术还存在以上 缺点,因此未来发展是降低工装成本、提高结构件性能、减少废品率。因此,在该技术基础上又开发了真空辅助树脂注塑成形(VARI)技 术,辅助树脂被织物吸收,不仅可降低孔隙率,预成形纤维更紧密,真空形成的负压,树脂就顺真空通路沿预成形体各层面流动,从而充分浸渍纤维,并使纤维/树 脂分布均匀。其中提高性能,主要是为了采用RTM制造高强度主要结构件,为此,美国国防预研局开发了Z向纤维增强RTM技术,该技术可在织物横向或增强蒙 皮界面处采用不连续纤维增强。这种新型制造理论可不通过编织或缝合实现三维结构。该技术在应用过程中有几项关键技术要解决:充填过程模拟技术、热传递和固 化反应研究、注射方法研究、RTM 设备研究。

 

(2) 树脂浸渍技术。

 

RFI工艺是一种树脂膜熔渗和纤维预制体相结合 的一种树脂浸渍技术。其成形过程是将树脂制备成树脂膜或稠状树脂块,安放于模具的底部,其上层覆以缝合或三 维编织等方法制成的纤维预制体。然后依据真空成形工艺的要点将模腔封装,于热环境下采用真空技术将树脂由下向上抽吸。树脂膜受热后黏度降低,沿着预制体由 下向上爬升,从而填满整个预制体空间,随即依照固化工艺,制成复合材料制件。该技术由于只采用传统的真空袋压成形方法,免去了RTM工艺所需的树脂计量注 射设备及双面模具的加工,在制造出优异的制品的同时大大降低了制品的成本。目前在航空领域主要应用于飞机雷达天线罩。但是该工艺虽然不采用热压罐固化零 件,但还需要真空袋系统进行固化,而且工艺温度要求高,所以要求核心材料和工装能够承受高温。该技术包括的关键工艺技术包括:预形件成形(三维编织及缝合 等技术)、树脂流动模拟及控制、编织及缝合设备研究。

 

(3) 纤维缠绕。

 

该工艺主要用于空心、圆形及椭圆零件,如管路 及油箱。纤维束通过一个树脂池后以各种方向和速度缠绕到芯轴上,方向和速度由纤维进给机控制。这是一项已经发 展较为成熟的技术,无论是在自动化、速度、变厚度、质量和纤维方向上都得到了巨大改进。它是筒形件的低成本快速制造方法。目前三维编织主要是成本高、自动 化程度低;未来可能用于昂贵的钛合金接头和发动机叶片等,而且在成本上有所减少。

 

(4) 拉挤。

 

拉挤成型工艺是将浸渍 树脂胶液的连续玻璃纤维束、带或布等,在牵引力的作用下,通过挤压模具成型、固化,连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。这种工艺最 适于生产各种断面形状的玻璃钢型材,如棒、管、实体型材(工字形、槽形、方形型材)等。拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺,其优点是:

 

· 生产过程完全实现自动化控制,生产效率高; · 拉挤成型制品中纤维含量可高达80%,浸胶在张力下进行,能充分发挥增强材料的作用,产品强度高; · 制品纵、横向强度可任意调整,可以满足不同力学性能制品的使用要求; · 生产过程中无边角废料,产品不需后加工,故较其它工艺省工,省原料,省能耗; · 制品质量稳定,重复性好,长度可任意切断。拉挤成型工艺的缺点是产品形状单调,只能生产线形型材,而且横向强度不高。

 

挤成型工艺过程是由 送纱、浸胶、预成型、固化定型、牵引、切断等工序组成。无捻粗纱从纱架引出后,经过排纱器进入浸胶槽浸透树脂胶液,然后进入预 成型模,将多余树脂和气泡排出,再进入成型模凝胶、固化。固化后的制品由牵引机连续不断地从模具拔出,最后由切断机定长切断。在成型过程中,每道工序都可 以有不同方法:如送纱工序,可以增加连续纤维毡,环向缠绕纱或用三向织物以提高制品横向强度;牵引工序可以是履带式牵引机,也可以用机械手;固化方式可以 是模内固化,也可以用加热炉固化;加热方式可以是高频电加热,也可以用熔融金属(低熔点金属)等。

 

拉挤成型工艺除立式和卧式机组外,尚 有弯曲形制品拉挤成型工艺,反应注射拉挤工艺和含填料的拉挤工艺等。目前该技术在航空领域应用并不广泛,一是由于模压 技术水平难于达到其它金属模压质量要求,二是相对其它金属型材成本高。此外,该技术的未来发展必须能够制造多种截面材料,如变截面形状和曲面型拉挤工艺。

 

(5) 自动铺放技术。

 

该 技术虽然在现代飞机上已经获得广泛应用,并取得了巨大进展。但飞机复合材料零件的生产由于规模有限,因此全自动化可能并不是最经济的手段,但半 自动化生产则是较可行的制造方法。现有的自动铺叠技术已经在速度和准确度上有很大增长,而且计算机技术对它产生了很大影响,铺叠面积也有所增长。虽然目前 还没有一定突破,但是技术改进将是连续不断进行的。在切割技术方面近年有了很大进展。目前有三种方法:机械、激光和水切割机,每种有其优缺点。但目前还未 看到有新的突破。

 

(6) 丝束铺放技术。

 

丝束铺放(Tow Placement)相对较新并在近年格外受到关注。它兼顾了自动铺叠与纤维缠绕的优点。能够制造复杂形状结构件,对纤维角度不限制。而且有极大减少生产 成本的潜力。在空军的MANTECH和NASA的ACT项目中,该技术的价值已得到证实。未来的开发包括最佳化控制系统、铺放头位置反馈、在线快速检测、 准确和高质量产品。

 

(7)其他。

 

在以上技术基础上,国外还开展了复合材料快步成形法(采用快步成形法将取消热压罐,代 之以浮动模和流动振动的流体进行固化。从而将固化时间从 24h降至1h。所需压力从传统热压罐法的60~ 200psi降至1~4psi1MPa=145psi)。)、流动成形法(是用热塑性复合材料来制造大型零件的一个突破,是一种低成本生产技术,可制出高 比强度的复合材料。)、新注塑成形法等技术。隔膜成形原是一种为热塑性复合材料开发的成形工艺,后发现用于热固性复合材料具有很广泛的用途。它具有成形过 程中纤维不易滑动、从而不易产生皱折的特殊功效,非常适用于加工大型飞机机翼前梁的C型截面。在近年推出的A400M等大型飞机前梁C 型截面中,已广泛采用了这种工艺方法。

 

另外还开发了复合材料连接件、低成本工装、用磨擦发光材料检测复合材料结构损伤、应用高温传感器检 测碳-碳复合材料的结构完整性以及层合复合材料断裂及失效的预测技术等。随着纳米技 术的发展,在美国国防预先研究局的资助下,得克萨斯大学和都柏林的Trinity学院的研究人员,已成功制备出连续碳纳米管复合材料纤维,该种纤维可吸收 的能量是目前用于制作防弹背心的Kevlar纤维的17倍。其他潜在的军事用途还包括储能“电子纺织品”,人工肌肉以及能制造微型飞行器的多功能纤维。此 外,美国LVH涂层公司应用纳米复合材料技术来实现航空航天工业用的透明电沉积层,其耐磨性据称是传统有机涂层的10倍以上。它是在电脉涂层工艺中加入陶 瓷基纳米复合材料来实现的,具有抗金属划伤及磨损能力。纳米复合材料技术应用了陶瓷球、晶体、非晶体物质、管子或其它小于100纳米的形体与有机树脂组合 而成。这种纳米复合材料涂层虽是传统工艺,但采用电泳进行沉积对LVH公司带来许多难点。这种技术在保留涂层透明性等装饰性能的同时,使涂层耐划伤及耐磨 损。

 

工艺技术存在的问题

 

困扰着复合材料大量应用的另一瓶颈技术是其工艺技术中尚存在许多有待解决的问题。为降低复合材 料成本,近年来开发了多种低成本工艺技术,包括自动铺带、自 动铺丝、液态成形、非热压罐固化等。其中自动铺带和自动铺丝技术发展比较平稳,而液态成形、非热压罐固化以及模具、连接等配套技术在发展中却面临着大量棘 手问题。

 

(1)纺织预成形体+ 液态成形技术问题。

 

VARTM技术尽管很有发展前途,但其重复性受到限制,主要原因是:

 

·原材料的可变性。包括增强体和树脂系统。 ·各步工艺过程的自动化。特别是预成形体的铺层以及熔渗过程的自动化。 ·虚拟设计工具,主要包括树脂流动预测软件、综合化的复合材料有限元软件包。

 

干 的增强体通常以各种成卷的织物形式供应。机织产品由于在织物中会产生皱褶,因此强度会有所降低。而经编织物由于其渗透性明显低于机织物,因而通 常又不易进行浸渗。与传统预浸料相比,干的增强体使得独立的丝束/纤维在切割及装卸过程中非常易于移动,因此有可能造成纤维取向的歪斜或导致针孔,从而在 生产中造成局部缺陷。目前,织物的铺叠未实现自动化,因此,操作者的操作精确程度将显著影响最终预成形体的精度。在预成形体的生产过程中将耗费大量的劳动 力,因而会增加制造成本。解决的方法是研究自动铺放机。

 

普通的RTM件由于模具复杂、模具变形大、缺少低黏度树脂,目前仅用于加工一些 梁、肋、框等小型构件。事实上,目前RTM树脂所具备的韧性仅达到第一代环 氧的水平。在F-22制造过程中,由于构件偏大,控制模具的变形非常困难。为改进RTM件韧性偏低的问题,由Cytec开发了Priform技术。最近该 公司展出了用新型式的Priform技术制造的后压力隔框。标准的Priform用热塑性增韧剂纺成纤维并与碳纤维编织在一起,新型式的Priform的 增韧剂用的则是热吹的可溶膜,该膜插入碳纤维带之间,形成一种非编织的织物,薄膜溶解并与环氧基体交混在一起形成增韧构件。

 

在RTM的 各种派生技术中,在VARTM的各种派生工艺中,可控气氛压力树脂熔渗(CAPRI)和真空辅助成形(VAP)是两种比较有特点的方法。其中 CAPRI法的优点是可使纤维体积含量提高5%~10%。VAP 采用在真空袋下放置带有微孔的掩膜,在熔渗过程中可实现排气,从而减少气孔的产生。

 

(2)非热压罐固化技术问题。

 

非 热压罐固化在过去一直颇受争议。如在787 生产过程中,非美国承包商原提议RFI件采用非热压罐固化,但波音公司经过验证,认为韧性不满足规范要求,因此还需热压罐固化。其中关键的问题是如何界定 “热压罐质量”。目前,越来越多的制造商对于原有的假定产生质疑。他们认为,非热压罐固化确实会使纤维体积含量减少,但其影响甚小,如在VARTM技术 中,单向带及织物的纤维体积含量已分别达到60% 和56%,而热压罐固化所能达到的相应值也仅为62%和58%。因此,相对于热压罐法而论,韧性的降低大约处于3%~4%之间。而判定一种产品的可接受 性,仅评价性能未免偏激,减重、零件数、可制造性、加工时间、表面质量以及成本因素也应综合考虑,因而,非热压罐固化还是前景看好。

 

较之 VARTM和RTM更接近传统方法的是采用为非热压罐固化开发的专用预浸料,然后在固化炉中固化。目前,先进复合材料公司的首个热压罐外固化复合材料 MTM44-1已取得空客认可用做结构件。MTM44-1是一种两步固化(130℃~180℃)高性能韧化环氧基预浸带,经低压真空袋处理后,具有低孔隙 率。可制造大型整体结构。MTM44-1有两种预浸带形式(带及织物)。目前正在应用并进行合格认证的其他三种预浸带有MTM45-1、MTM46 以及MVR444。

 

(3)模具问题。

 

先进复合材料成形用的模具制造是一种精密的技术,必须尺寸精确、表面光洁度好,能经受多循环的固化。因此,起制造成本高昂,特别是殷伐钢模具的制造成本有时占结构件制造成本的75%。为此,模具的制造需要不断创新,主要表现在:

 

· 镍合金薄壳模具; · 采用低压RTM; · 在复合材料模具上采用金属涂层; · 碳/ 双马材料制的模具; · 烘箱中固化用的模具; · 形状记忆聚合物模具; · 碳泡沫材料制模具; · 纳米技术对模具的改性; · 采用石墨/ 环氧复合材料模具。(end) </span>

引用出處: 

 http://www.newmaker.com/art_33754.html

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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting toolaerospace tool .HSS  DIN Cutting toolCarbide end millsCarbide cutting toolNAS Cutting toolNAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end milldisc milling cutter,Aerospace cutting toolhss drillФрезерыCarbide drillHigh speed steelCompound SharpenerMilling cutterINDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) Core drillTapered end millsCVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden FingerPCD V-CutterPCD Wood toolsPCD Cutting toolsPCD Circular Saw BladePVDD End Millsdiamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE Single Crystal Diamond Metric end millsMiniature end millsСпециальные режущие инструменты Пустотелое сверло Pilot reamerFraisesFresas con mango PCD (Polycrystalline diamond) ‘FresePOWDER FORMING MACHINEElectronics cutterStep drillMetal cutting sawDouble margin drillGun barrelAngle milling cutterCarbide burrsCarbide tipped cutterChamfering toolIC card engraving cutterSide cutterStaple CutterPCD diamond cutter specialized in grooving floorsV-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert PCD Diamond Tool Saw Blade with Indexable InsertNAS toolDIN or JIS toolSpecial toolMetal slitting sawsShell end millsSide and face milling cuttersSide chip clearance sawsLong end millsend mill grinderdrill grindersharpenerStub roughing end millsDovetail milling cuttersCarbide slot drillsCarbide torus cuttersAngel carbide end millsCarbide torus cuttersCarbide ball-nosed slot drillsMould cutterTool manufacturer.

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弊社は各領域に供給できる内容は:

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(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミル

(7)医療用品エンドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

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撰文╱麥克馬林(David McMullin)
翻譯/王道還
 

1988 年一架泛美客機在蘇格蘭洛克比上空爆炸,259名乘客全部罹難。這場空難是預藏在行李箱 中的炸彈造成的。美國聯邦航空總署(FAA)因此為防炸行李艙訂定了標準,要是客機想裝防炸行李艙,就得符合標準。1990年代,FAA測試過十種強化行 李艙,材質不一而足,有強化鋁板、纖維玻璃、芳香族聚醯胺纖維,還有聚合物;似乎個個有來頭。

可 是其中只有一種通過FAA的測試,拿到憑證。那是以纖維-金屬層層疊成的材料製造的,原先由荷蘭德芙科技大學發展出來。那種材料叫做Glare(強化玻璃 “glass reinforced”的縮寫),包括好幾層鋁,兩層鋁之間是玻璃纖維與黏著劑,因此柔軟而堅強。難怪以Glare製造的行李艙,可以吸收爆炸的力量,不 會裂開。另有一種行李艙也通過了FAA的測試,但還沒有拿到憑證。(見圖,使用Glare製造的行李艙,進行炸彈測試)

為了取得FAA的認證,行李艙必須裝著行李,置於飛機的貨架上,經得起「超過洛克比炸彈的爆炸威力,同時不能傷及飛機結構與操控系統,」弗萊舍說,他在FAA飛航安全研究部工作。炸彈爆炸時,Glare的鋁層與纖維層發揮的保護力量,比單用鋁層還要大。

炸彈爆炸後,Glare會膨脹,吸收爆炸能量,再分配到受力區附近的區域,不會集中在一個軟弱的點上。行李艙給炸得表面變形,但是仍然完整無缺。其 他送去測試的行李艙也經得起炸彈爆炸,可是Glare的玻璃纖維熔點高達1500℃,能抵禦行李燒著後的溫度。炸彈爆炸後,Glare最裡面的鋁層熔化 了,但是該層下面的黏劑碳化了,穩住了纖維層,形成一道防火牆,使行李艙不致崩塌。

市面上使用Glare的「爆破封鎖系統3」(Ecos3)行李艙,比標準鋁質行李艙重68公斤。由於重量增加無異利潤降低,所以鋁質行李艙仍然是新飛機的標準配備,市場上的主流。

但是它的地位保持不了多久了。伊文喬在飛行儀器公司工作,就是生產、銷售Eco3的廠商。他說911事件後,各界對Glare的興趣明顯升高了。他認為Glare應該用來製作小型行李包,因為小型行李包很難用X光透視。

FAA正在考慮追加安全規範,在這個全面強化飛機的趨勢中,Glare也許可以扮演重要的角色,而不只用來強化行李艙。例如駕駛艙的門,得擋得住炸 藥與子彈,所有商業民航機遲早都會裝設那種門,Glare就可以用來做艙門的襯板。飛機強化後不見得能防止劫機事件,或另一樁洛克比悲劇,至少恐怖分子更 難得手。

【本文轉載自2002年3月創刊號「洛克比空難的遺澤」一文。】

引用出處:

http://sa.ylib.com/news/newsshow.asp?FDocNo=27&CL=17

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A380飛機的大部件結構零件采用了新一代CFRP復合材料和先進的金屬材料,除了減重效果外,還能提供更具優勢的使用可靠性,且維護和維修更簡便。主要創新包括:

  ?上機翼蒙皮采用了GLARE材料;

  ?在下機身蒙皮應用了6000系列鋁合金和激光焊接技術;

  ?中央翼盒為碳纖維增強塑料;

  ?開發了一種先進的鋁合金用于翼盒;

  ?采用了鋁鋰合金;

  ?采用了一種新型鈦合金并且提高了鈦相當于鋼的比例。

A380的壽命要達到40-50年,因此必須選用先進且新型材料和工藝技術,為未來飛機搭建技術平臺。這些技術不僅經過了大量全尺寸試驗驗證而且經過了航空公司維修專家的評審(符合檢查和維修標準)

A380結構設計準則。重復的拉伸載荷加上載荷的變化將會在金屬結構內產生微小的疲勞裂紋。裂紋增長速度以及殘余強度(當裂紋產生時)將指導選擇何種材料。為了防止結構由外物損傷,需要考慮材料的損傷容限性能。  

   壓 力載荷需要考慮采用屈服強度和剛度好的材料,以增加穩定性。抗腐蝕能力是選擇材料和工藝的另一個重要準則,尤其是在機身下部。選擇材料和工藝目標的一部分 是使結構輕量化。因此,復合材料是很好的選擇,但必須了解設計準則和維修需要。材料的選擇不僅僅是考慮設計準則,同時還要考慮生產成本和采購問題。

1. 新型且先進的金屬材料

  從A380選材的分布來看,鋁合金占的比重最大,達機體結構重量的61%,因此要實現性能改進,必須開發創新的鋁合金材料和工藝技術,具體是提高強度和損傷容限,加強穩定性并提高抗腐蝕能力。尤其是在A380機翼部位(機翼的80%以上是鋁合金材料)要提高性能。  

A380-800飛機在鋁合金結構上取得的主要成就包括:

  ·在機身壁板上引用了很寬的鈑金材料,減少了連接件從而減輕了重量;

  ·在主地板橫梁上采用了先進的鋁鋰合金擠壓件,在這一部位的應用可與碳纖維增強塑料相媲美;

  ·在機翼大梁和翼肋上選擇了新型7085合金,這種合金在很薄的板材和很大鍛件上性能優于通常的高強度合金;鈦合金由于具有高強度、低密度,高損傷容限和抗腐蝕能力使其代替鋼而廣泛應用,但是它的高價格使其應用受到限制。在A380的結構中,鈦合金用量較空中客車其它機型有所增加,達到10%。僅僅掛架和起落架的鈦合金用量就增加了2%

  ·A380掛架的主要結構是空中客車公司第一次采用全鈦設計。在A380飛機上采用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V,在B退火狀態下最大的斷裂韌性和最小的裂紋增長速度。

  ·在A380上第一次采用了新型鈦合金VST55531,這種新的鈦合金是空中客車公司與俄羅斯制造商共同開發的,能夠為設計者提供良好的斷裂韌性和高強度綜合性能。這種合金目前用于A380飛機的機翼和掛架之間的連接件,進一步的應用還在研究當中。

2. A380復合材料的應用

A380是空中客車第一次大范圍在大型民用運輸機上應用復合材料的飛機。在空中客車公司,A310是第一次在襟翼盒上應用復合材料的飛機;A320是投產的第一架全復合材料尾翼飛機;A340飛機的機翼的13%重量是復合材料;A340/500-600則采用了碳纖維增強塑料龍骨梁。而A380飛機是空中客車第一次將碳纖維增強塑料(CFRP)應用于中央翼盒的飛機,這種結構與鋁合金相比減重1.5噸。A380上的中央翼盒重8.8噸,其中5.3噸是復合材料。面臨的主要問題是翼根的連接和零件的厚度,復合材料零件的厚度能夠達到45mm。但是有生產A340/500-600則采用了碳纖維增強塑料龍骨梁(16m長,23mm厚,每根梁承載450)的經驗。另外在A340-600飛機上還有襟翼翼盒、方向舵以及水平安定面和升降舵的整體復合材料設計經驗。

  A380飛機的CFRP水平尾翼與A310飛機的懸壁式機翼相近,而在中央翼盒上采用了合理的自動鋪帶技術。此外,上地板梁和后壓力隔框也采用了CFRP材 料。這些零件的第一個采用了擠壓成形工藝,第二個試用了樹脂模浸漬工藝和自動纖維鋪放技術,最后由于形狀的原因,最后選擇了樹脂模浸漬工藝。在后機身非承 壓部位由于是雙曲度壁板,所以采用了自動化纖維鋪放技術生產蒙皮壁板,高載荷承力框則采用高強鋁合金加工,而承載較小的框則采用RTM制造工藝。A380機翼固定前緣為熱塑性復合材料,能夠減重并節約成本。這項技術已經在A340-600飛機上驗證,改善了損傷容限和可檢測性,進一步的應用還在研究中,例如應用于機身的次承力支架系統。

  機翼后緣移動面采用了CFRP,并在難以用一般技術獲得的成形零件上采用了RTM技術,如移動面的鉸鏈和翼肋零件。內側襟翼與增升裝置容易受到外來物的損傷,但考慮到減重問題,金屬結構設計在這方面并不優于復合材料設計。因此,在A380飛機的襟翼跟蹤梁的設計中采用了金屬與復合材料的混合結構,在橫向壁板和次承力翼肋處用CFRP代替了鋁合金。另外,空中客車公司還首次將CFRP翼肋用于翼盒中代替鋁合金。最終在襟翼的中外翼部分、襟翼的整流罩以及擾流板和副翼上也采用了CFRP材料。

  在夾層結構方面,主要的創新是采用輕型蜂窩代替了原來使用的芳綸紙蜂窩。在A380上的典型應用包括腹部整流罩(超過300平方米)及地面這類大尺寸結構件。用整體設計概念代替夾層結構的發展趨勢,有可能在A380的機身和機翼起落架艙門上得到應用。

  但是復合材料技術的應用必須在合理的成本下提供高的性能。因此,在A380飛機上采用了自動絲束鋪放、自動鋪帶、樹脂膜浸漬以及樹脂轉移成型這些低成本生產技術,不僅能夠生產大型復合材料零件,而且降低了裝配成本。

GLARE蒙皮用于A380飛機的上機身蒙皮。采用GLARE工藝技術可以實現局部增強,并且厚度變化可以通過一次固化實現。這種制造方法相對于鋁合金壁板來說可以增加機身寬度,從而減少了縱向壁板連接點。在機身上應用GLARE材料主要是由于其斷裂機械性能好,能夠顯著提高抗裂紋增長能力。另一方面,玻璃纖維與鋁合金相比彈性模量低,同樣厚度下與普通鋁合金Al2024相比剛性小15%。這是為什么在穩定性和抗彎能力要求高的結構零件中不選用GLARE材料的原因。GLARE材料相比鋁合金的另一個優點是抗腐蝕及防火能力強,為此空中客車公司開展了許多局部及全尺寸樣件的試驗,以驗證這種新材料的性能。自從199910月以為,德國空軍就在A310多用途飛機的機身上采用了GLARE材料,該設計通過了驗證并且發布了相關的結構修理手冊。在A380-800飛機蒙皮上應用了大約500平米的GLARE材料。GLARE材料的進一步應用還在研究中,有望替代尾翼前緣,從而改善鳥撞性能。

激光焊是空中客車公司在A318飛機上開發的用于機身下壁板制造工藝。該工藝在A380飛機上代替鉚接首先應用于下機身壁板的桁條,從而使結構概念從組裝結構過渡到整體結構,減少了裂紋增長。激光焊技術的發展還促進了可焊合金Al6056Al6013的發展。用激光焊接的壁板已經過了壓力試驗并進行了單雙曲度壁板的驗證。結果證明該工藝不僅節約成本,而且提高抗腐蝕能力并可減重。激光焊在A380上的進一步應用可能是蒙皮與卡箍的連接部位以及起落架艙處的壓力隔框。

 來源:internet    上海佰衡儀器科技 

引用出處:

 http://www.bh17.net/zh-tw/bh17_Affiche_141366.html

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机翼后缘移动面采用了CFRP,并在难以用一般技术获得的成形零件上采用了RTM技术,如移动面的铰链和翼肋零件。内侧襟翼与增升装置容易受到外来物的损伤,但考虑到减重问题,金属结构设计在这方面并不优于复合材料设计。因此,在A380飞机的襟翼跟踪梁的设计中采用了金属与复合材料的混合结构,在横向壁板和次承力翼肋处用CFRP代替了铝合金。另外,空中客车公司还首次将CFRP翼肋用于翼盒中代替铝合金。最终在襟翼的中外翼部分、襟翼的整流罩以及扰流板和副翼上也采用了CFRP材料。

在夹层结构方面,主要的创新是采用轻型蜂窝代替了原来使用的芳纶纸蜂窝。在A380上的典型应用包括腹部整流罩(超过300平方米)及地面这类大尺寸结构件。用整体设计概念代替夹层结构的发展趋势,有可能在A380的机身和机翼起落架舱门上得到应用。

但是复合材料技术的应用必须在合理的成本下提供高的性能。因此,在A380飞机上采用了自动丝束铺放、自动铺带、树脂膜浸渍以及树脂转移成型这些低成本生产技术,不仅能够生产大型复合材料零件,而且降低了装配成本。

3.GLARE技术(见图4)

 

 

GLARE蒙皮用于A380飞机的上机身蒙皮。采用GLARE工艺技术可以实现局部增强,并且厚度变化可以通过一次固化实现。这种制造方法相对于铝合金壁板来说可以增加机身宽度,从而减少了纵向壁板连接点。在机身上应用GLARE材料主要是由于其断裂机械性能好,能够显著提高抗裂纹增长能力。另一方面,玻璃纤维与铝合金相比弹性模量低,同样厚度下与普通铝合金Al2024相比刚性小15%。这是为什么在稳定性和抗弯能力要求高的结构零件中不选用GLARE材料的原因。GLARE材料相比铝合金的另一个优点是抗腐蚀及防火能力强,为此空中客车公司开展了许多局部及全尺寸样件的试验,以验证这种新材料的性能。自从1999年10月以为,德国空军就在A310多用途飞机的机身上采用了GLARE材料,该设计通过了验证并且发布了相关的结构修理手册。在A380-800飞机蒙皮上应用了大约500平米的GLARE材料。GLARE材料的进一步应用还在研究中,有望替代尾翼前缘,从而改善鸟撞性能。

4.激光焊(见图5)

 

激光焊是空中客车公司在A318飞机上开发的用于机身下壁板制造工艺。该工艺在A380飞机上代替铆接首先应用于下机身壁板的桁条,从而使结构概念从组装结构过渡到整体结构,减少了裂纹增长。激光焊技术的发展还促进了可焊合金Al6056Al6013的发展。用激光焊接的壁板已经过了压力试验并进行了单双曲度壁板的验证。结果证明该工艺不仅节约成本,而且提高抗腐蚀能力并可减重。激光焊在A380上的进一步应用可能是蒙皮与卡箍的连接部位以及起落架舱处的压力隔框。

5.结论

A380飞机的大部件结构零件采用了新一代CFRP复合材料和先进的金属材料,除了减重效果外,还能提供更具优势的使用可靠性,且维护和维修更简便。主要创新包括:

·上机翼蒙皮采用了GLARE材料;

·在下机身蒙皮应用了6000系列铝合金和激光焊接技术;

·中央翼盒为碳纤维增强塑料;

·开发了一种先进的铝合金用于翼盒;

·采用了铝锂合金;

·采用了一种新型钛合金并且提高了钛相当于钢的比例。

引用出處:

 http://hi.baidu.com/coocpc/blog/item/e94aa1df7c63b05e95ee3777.html

歡迎來到Bewise Inc.的世界,首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力,我們是提供專業刀具製造商,應對客戶高品質的刀具需求,我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求,我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質,這是現有相關技術無法比擬的,我們成功的滿足了各行各業的要求,包括:精密HSS DIN切削刀具協助客戶設計刀具流程DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計超高硬度的切削刀具醫療配件刀具設計複合式再研磨機PCD地板專用企口鑽石組合刀具粉末造粒成型機主機版專用頂級電桿PCD V-Cut捨棄式圓鋸片組粉末成型機航空機械鉸刀主機版專用頂級電汽車業刀具設計電子產業鑽石刀具木工產業鑽石刀具銑刀與切斷複合再研磨機銑刀與鑽頭複合再研磨機銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計;從微細刀具到大型刀具;從小型生產到大型量產;全自動整合;我們的技術可提供您連續生產的效能,我們整體的服務及卓越的技術,恭迎您親自體驗!!

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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting toolaerospace tool .HSS  DIN Cutting toolCarbide end millsCarbide cutting toolNAS Cutting toolNAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end milldisc milling cutter,Aerospace cutting toolhss drillФрезерыCarbide drillHigh speed steelCompound SharpenerMilling cutterINDUCTORS FOR PCDCVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) Core drillTapered end millsCVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden FingerPCD V-CutterPCD Wood toolsPCD Cutting toolsPCD Circular Saw BladePVDD End Millsdiamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE Single Crystal Diamond Metric end millsMiniature end millsСпециальные режущие инструменты Пустотелое сверло Pilot reamerFraisesFresas con mango PCD (Polycrystalline diamond) ‘FresePOWDER FORMING MACHINEElectronics cutterStep drillmeXXXXXtal cutting sawDouble margin drillGun barrelAngle milling cutterCarbide burrsCarbide tipped cutterChamfering toolIC card engraving cutterSide cutterStaple CutterPCD diamond cutter specialized in grooving floorsV-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert PCD Diamond Tool Saw Blade with Indexable InsertNAS toolDIN or JIS toolSpecial toolmeXXXXXtal slitting sawsShell end millsSide and face milling cuttersSide chip clearance sawsLong end millsend mill grinderdrill grindersharpenerStub roughing end millsDovetail milling cuttersCarbide slot drillsCarbide torus cuttersAngel carbide end millsCarbide torus cuttersCarbide ball-nosed slot drillsMould cutterTool manufacturer.

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弊社は専門なエンドミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミル

(7)医療用品エンドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。   

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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A380的寿命要达到40-50年,因此必须选用先进且新型材料和工艺技术,为未来飞机搭建技术平台。这些技术不仅经过了大量全尺寸试验验证而且经过了航空公司维修专家的评审(符合检查和维修标准)。

A380结构设计准则(见图1)。重复的拉伸载荷加上载荷的变化将会在金属结构内产生微小的疲劳裂纹。裂纹增长速度以及残余强度(当裂纹产生时)将指导选择何种材料。为了防止结构由外物损伤,需要考虑材料的损伤容限性能。

 

压 力载荷需要考虑采用屈服强度和刚度好的材料,以增加稳定性。抗腐蚀能力是选择材料和工艺的另一个重要准则,尤其是在机身下部。选择材料和工艺目标的一部分 是使结构轻量化。因此,复合材料是很好的选择,但必须了解设计准则和维修需要。材料的选择不仅仅是考虑设计准则,同时还要考虑生产成本和采购问题。

1新型且先进的金属材料

从A380选材的分布来看(见图2),铝合金占的比重最大,达机体结构重量的61%,因此要实现性能改进,必须开发创新的铝合金材料和工艺技术,具体是提高强度和损伤容限,加强稳定性并提高抗腐蚀能力。尤其是在A380机翼部位(机翼的80%以上是铝合金材料)要提高性能。

 

A380-800飞机在铝合金结构上取得的主要成就包括:

·在机身壁板上引用了很宽的钣金材料,减少了连接件从而减轻了重量;

·在主地板横梁上采用了先进的铝锂合金挤压件,在这一部位的应用可与碳纤维增强塑料相媲美;

·在机翼大梁和翼肋上选择了新型7085合金,这种合金在很薄的板材和很大锻件上性能优于通常的高强度合金;

钛合金由于具有高强度、低密度,高损伤容限和抗腐蚀能力使其代替钢而广泛应用,但是它的高价格使其应用受到限制。在A380的结构中,钛合金用量较空中客车其它机型有所增加,达到10%。仅仅挂架和起落架的钛合金用量就增加了2%。

·A380挂架的主要结构是空中客车公司第一次采用全钛设计。在A380飞机上采用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V,在B退火状态下最大的断裂韧性和最小的裂纹增长速度。

·在A380上第一次采用了新型钛合金VST55531,这种新的钛合金是空中客车公司与俄罗斯制造商共同开发的,能够为设计者提供良好的断裂韧性和高强度综合性能。这种合金目前用于A380飞机的机翼和挂架之间的连接件,进一步的应用还在研究当中。

 

2.A380复合材料的应用

A380复合材料的主要应用见下图3。

 

A380是空中客车第一次大范围在大型民用运输机上应用复合材料的飞机。在空中客车公司,A310是第一次在襟翼盒上应用复合材料的飞机;A320是投产的第一架全复合材料尾翼飞机;A340飞机的机翼的13%重量是复合材料;而A340/500-600则采用了碳纤维增强塑料龙骨梁。而A380飞机是空中客车第一次将碳纤维增强塑料(CFRP)应用于中央翼盒的飞机,这种结构与铝合金相比减重1.5吨。A380上的中央翼盒重8.8吨,其中5.3吨是复合材料。面临的主要问题是翼根的连接和零件的厚度,复合材料零件的厚度能够达到45mm。但是有生产A340/500-600则采用了碳纤维增强塑料龙骨梁(16m长,23mm厚,每根梁承载450吨)的经验。另外在A340-600飞机上还有襟翼翼盒、方向舵以及水平安定面和升降舵的整体复合材料设计经验。

A380飞机的CFRP水平尾翼与A310飞机的悬壁式机翼相近,而在中央翼盒上采用了合理的自动铺带技术。此外,上地板梁和后压力隔框也采用了CFRP材 料。这些零件的第一个采用了挤压成形工艺,第二个试用了树脂模浸渍工艺和自动纤维铺放技术,最后由于形状的原因,最后选择了树脂模浸渍工艺。在后机身非承 压部位由于是双曲度壁板,所以采用了自动化纤维铺放技术生产蒙皮壁板,高载荷承力框则采用高强铝合金加工,而承载较小的框则采用RTM制造工艺。A380机翼固定前缘为热塑性复合材料,能够减重并节约成本。这项技术已经在A340-600飞机上验证,改善了损伤容限和可检测性,进一步的应用还在研究中,例如应用于机身的次承力支架系统。

引用出處:

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合材料種類繁多,其中應用廣者,當屬纖維補強之高分子複合材料,而其基本的組成為纖維及高分子基材 。纖維是決定複合材料機械性質的主要因素,用以承受主要負載,限制微裂紋延伸,提高材料剛性與抗疲勞及潛變性能等,高分子一般分為熱塑性塑膠(thermoplastic)及熱固性塑膠(thermoset)兩大類,而纖維則有不同的材料及形式,常用的有玻璃纖維碳纖維Kevlar纖維硼纖維、及碳化矽纖維幾種,形式上有短纖、連續長纖、編織纖維、及粉狀纖維等。在航太工業的應用上,因為對於材料強度的要求較高,所以在強化纖維的選擇上,通常以連續長纖為主。

熱塑性塑膠

  溫下為固體的高分子塑膠,但加熱加壓後軟化或熔解,並能流動成形,冷卻時會回到原來的固體狀態,而此種作用可以重覆發生。熱塑性塑膠內部的高分子鏈為線性,在加熱過程中,會產生相互移動而使材料軟化。如 Nylon,PP,PBT,PPO,PC,ABS,PVC 等均屬於熱塑性塑膠。

熱固性塑膠

  分 子鏈交鏈形成三度空間固體結構的塑膠,稱為熱固性塑膠。此種材料加熱加壓後,並不會軟化或熔解,因此無法製成所要之形狀。所以在製造上是採用未形成高分子 塑膠的液態樹脂,於流動成形後,以促進劑或觸媒促使樹脂反應形成交鏈分子鏈的高分子固體。部份樹脂系統於反應時需要加熱。如不飽和聚酯樹脂環氧樹脂酚樹脂等,均為可形成熱固性塑膠的熱固性樹脂。

玻璃纖維

 

    用的玻璃纖維一般可分為E-glass、S-glass、C-glass三種:

E-glass: 為鈣-硼矽玻璃纖維,用於一般之補強塑膠,電氣性質甚為優良。
S-glass: 具高強度及高彈性係數,用於太空方面,與E-glass比較,比重小約2%,抗拉力約大35%,而彈性係數約大20%。
C-glass: 為鈉-鈉-硼矽玻璃纖維,耐化學品侵蝕的性質優良,適合於耐腐蝕性之纖維複合材料製品。

 

碳纖維

  維 其含碳量在99%以上者稱為石墨纖維,若在93%-95%之間,則稱為碳纖維。一般是在高溫下,以熱分解的方式將預形體(precursor)碳化成碳纖 維。預形體的材質有嫘縈(rayon)、聚丙烯睛(PAN)纖維、及瀝青(pitch),而PAN系列碳纖維為目前商業化的主流。

  嫘縈(rayon)

最早用來製作碳纖維的原料。

  聚丙烯睛(PAN)纖維

成本比嫘縈絲低,製作的碳纖維在抗拉強度可達 2.4GPa~3.1 GPa,彈性率  0.2~0.5 GPa。

  瀝青(pitch)

若將等向性分子瀝青直接做成碳纖維,因分子不具方向性,所以機械性質低,用途有限。如果在 400℃~450℃ 的惰性氣體中長期處理,可將瀝青轉換成液晶瀝青(liquid crystal)的形態,因具有優勢的分子順向排列,可製成高性能的碳纖維。

 

Kevlar纖維

  Kevlar為商業化的芳香聚醯銨纖維,為人造的有機纖維。具低密度、高強度、及低成本。一般而言與高分子基材的相容性不佳,因此製成的複合材料抗壓強度較低。常用的有 Kevlar 29 及 Kevlar 49。

 

硼纖維

  乎所有的硼纖維都用來製作硼/環氧樹脂複合材料,硼纖維是用化學氣相沉積法將硼沉積於鎢絲上,鎢絲表面和硼反應後其直徑約17.5 mm,而硼纖維的直徑約 100 mm,如下圖所示。因為硼纖維的製作成本遠高於碳纖維,因此在高分子複材方面,幾乎為碳纖維所取代。

 


 

碳化矽纖維

  化矽纖維亦是由化學氣相沉積法製成,其直徑約140mm。因為碳化矽纖維能承受較高的溫度,在 1000 ℃ 左右還能保持約50%的強度,所以大部份都使用在金屬基的鋁或鈦合金複合材料上。

 

引用出處: 

 http://www.iaa.ncku.edu.tw/~young/pccl/cha3.html

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文 譚海林



隨著科學與工業的進步,往往由於材料的發展,而使工程設計引起突破性的改 變與更新。造艦為一綜合的工藝,因此在考慮何部位使用何種材料時,皆應做 整體性之分析、功能、造價、維修、貨源等等,以求因時、因地、因物均有最 佳之設計結果。




壹、前言

“材 料”在現代之造艦上扮演著一相當重要的角色,如果沒有適用的材料,再好的設計與製造方法亦難達成艦 艇適切的要求。因此選擇正確適切的材料配合良好的設計不僅可提昇艦艇之品質與精度,更可在作戰需求及使用 期限上增加甚多。造船工業乃係所有工業之集合,已為眾所週知,一艘艦船內、外部所用之材料種類極多。本文 僅就作為船殼構造料件用之材料予以論述。

造船之伊始,可以遠溯至「刳木為舟」時代,即使現在,木材仍為小型船舶及其他之重要材料,不過現在造 船用之主要材料則為以鐵(Fe)為首之鋼(STEEL)材,之外尚有輕合金材料(如鋁合金、鈦合金等),另亦有玻璃 纖維補強塑膠(FRP、GRP),複合材料,陶磁等高分子材料,也有一些小型船舶採用鋼骨水泥船殼等。

貳、船體構造用材料之選擇

艦船依任務在規定的各種浪級中航行時,船體結構應具有足夠的強度和剛度,這亦是結構設計的主要任務,船 體結構材料必須在保證結構強度和剛度條件下來權衡選擇。

就選用船殼構造材質時應考量下列因素:

(1)操作性(Operating Characteristics)

如船速、酬載、操舵性、耐海性等等。

(2)適居性(Habitability)

如空間之安排、振動與噪音及溫度控制等。

(3)外觀(Appearance)

如FRP、GRP製船外殼光滑美觀。

(4)安全(Safety)

如強度、耐火性。

(5)造價(Acquisition Cost)

如材料的價格、施工的價格等。

(6)維護(營運)成本(Ownership Cost)

如船體壽命、維修費用等。

(7)心理因素(Psychological Factor)




 





         


如取決於使用者(船東)之喜惡習慣經驗等。

上述之各因素其優先順序取決於該船之主要需求功能,至於如何使各項因素均達最佳狀況,則視設計者經驗及 資料來決定。

然而就戰鬥艦艇所要考量之方針:

1.在嚴格的使用環境下,仍能提供滿意性能。

2.合適的生產及維護的環境。

3.符合健全及安全上的需要。

4.適合大量的採購及儲存。

5.初期造價和最後造價基礎的價值觀。

就前述之因素或方針規納,由於船舶構造用之材料數量往往非常大,且需大量勞力與技術,因此決定使用之材 料應具下述之一般性質:

1.廉價且有大量來源。

2.強度、剛性要大。

3.加工及接合性容易、且修補性良好。

4.水、油氣密性要好。

5.耐蝕性須優越。

6.其他如低溫強度比重小等。

船體採用何種材料,應根據艦船的技術要求作具體分析,但必須遵循下述原則:

1.能滿足艦船對機械性能及物理性能的要求。

2.符合國家材料資源發展政策和供應能力。

3.有利於簡化工藝,縮短建造週期。

4.便於艦船的保養維護,降低艦船建造成本。

目前船體構造常使用之材料列舉如下:

1.鋼質材料

(1)一般軟鋼(Mild Steel)

(2)高張力鋼(High Tensile Steel)

(3)高耐力鋼(High Yield Steel)

2.鋁合金

3.複合材料(FRP、GRP)

4.鈦合金

5.銅鎳合金

6.聚乙烯塑膠

7.帆布橡膠

8.木材

參、各種船體結構材料之特性與用途

為了提高艦船的航行速度或有更大之酬載能量,減輕船體重量是重要措施之一。在保證船體有足夠強度和剛度




 





             


的前題下,減輕結構重量,還可以節約材料,降低艦船的建造成本,所以船體結構材料的選用有著很重要的影響 結果,以下僅將常用之船體結構材料之特性與用途概略介紹。

一、鋼材

由於煉鋼廠柏塞梅(Bessemer)及開口爐式程序(Open-hearth Process)的發展,船殼主要材料就是鋼或是其他形式及合金。

鋼是均勻的材料,具有上好的強度特性,它能鑄造、鍛鍊或做成板狀。它適合於各種焊接程序,所焊接處是均 勻而可靠的,對於造船方面,鋼最主要的缺點是不能抵抗銹蝕,在海水中易受銹蝕(Corrosion)這種特性,必須經常 注意油漆維護時要隨時警惕。

軟鋼在經濟的船體結構上是標準而慣用的材料;然而在現代軍艦,尤其在結構上通常使用高張力鋼(HTS),HTS 的張力強度比軟鋼大25%至30%。銹蝕問題在特別的地方或不適用油漆的表面,就用抗銹蝕鋼(CRS)。這種合金 含有鉻,不易焊接且昂貴,因此在船上使用是須限量的。在發射台甲板及防護的船壁和遮蔽物,須用特殊處理鋼 (STS)。這是種鎳鋼合金,有良好的強度特性鎳增加硬度、粗糙度及彈性僅減小一些延性。以下簡單就鋼質材料之 特性及用途作一敘述:

(一)特性

(1)一般軟鋼(M.S)-其抗拉強度約41Kg/mm 2以上,降伏強度24Kg/mm2以上,基於脫氧熱處理及厚薄之不同,一 般區分為A.B.C.D.E等級。

(2)高張力鋼(H.T.S)-其抗拉強度約48Kg/mm2以上,降伏強度32Kg/mm 2以上,其分級法與一般軟鋼同。

(3)高耐力鋼(H.Y.S)-一般以HY代表如HY-80、HY-100等,此種鋼材於低溫狀態下仍具相當高之韌性,其強度




表一 各種碳鋼的用途






 





                 


表 二 普通鑄鋼之含碳量和用途例






表三鋁合金含量種類系列






要求以屈伏強度為主,屬於低含碳量之合金鋼,例如:HY - 80其耐力80,000 -100,000PSI(56 -70Kg/cm2)。

(二)用途

(1)抗銹蝕鋼(Corrosion Resisting Steel):

用於艦上廚房、浴室、機艙、踏板、砲台等。

(2)高強力鋼:

用於戰鬥艦艇、潛艇之船殼或其他重要的結構(Critical Structure)。

(3)高耐力鋼:

用於戰鬥艦艇、潛艇之船殼或其他重要的結構。

(4)鉻鉬鋼(Chrome-molybdeum Steel):

用於高溫汽設備、鍋爐、過熱器聯箱。

(5)碳矽鋼(Carbon-silicon Steel):

用於船用鋼爐或其他的壓力容器。在於鋼質材料其焊接時簡要說明其性質如下:

(1)低碳鋼:

含碳量在0.3%以下之低碳鋼,因熔接後硬化強度不高,故不必預熱及退火即可應用。

(2)中碳鋼:




 





             


表四 鋁合金一般性質與用途






含碳量在0.3~0.5%,熔接前須預熱至150~240℃,以改善其硬度,採用厚塗料之低碳鋼焊條,作業完成後 全部焊道需加熱至54~65℃,以除去焊道附近所產生的內應力。

(3)高碳鋼:

含碳量在0.5~0.9%,其熔接前須預熱至250~430℃,熔接後在650~790℃回火,以避免熔化區域變脆及變 硬。

(4)工具鋼:

含碳量0.8~1.5%,甚少用電弧熔接,因其熔化區域所生之硬度過高,所以必須要先行預熱焊件。




 





                 


(5)合金鋼:

鉬碳鋼須預熱至210~340℃,鉬鉻鋼須預熱至900~955℃,鎳鉻鋼與鉻鉬鋼相似且要注意退火溫度。

以上概略的將艦用鋼料其種類、特性、用途及焊接處理大致介紹,其餘尚有腐蝕與防蝕的問題、試驗與檢驗等 均為重要,不可忽視。

二、鋁合金

在造船方面,適當的選擇鋁合金是很有使用價值的,在許多方面,其特徵性能的適應範圍比鋼鐵更大。鋁的主 要優點及特別性能是重量輕及承受彎曲應力之優越性、特種結構的應用。其延性、扭曲、拉長性及衝擊抗力皆比 其他金屬好,它不產生火花,亦無磁性。鋁有高度的抗銹性,唯獨其比鋼材貴、工作費用高,焊接技術雖然不斷 改進,但仍比鋼鐵不易焊接。

一般船艦之船樓及受有重量限制的小艇,其均採用鋁質材料,諸如水翼船、高速海岸砲艇、魚雷艇、淺水拖船、 遊艇等等。

鋁合金種類甚多,應用甚廣,其含量種類系列如下表,而適於造船(構造)用者有5000及6000兩系列,其中5000




表五 MIL-P-17549D之強度要求值





表六 鋼、鋁合金及FRP之強度特性比較表






 





             


系列為Al-Mg合金系,6000系列為A1-Mg-Si合金系。

適於船殼外構造且使用較多者有5083、5086,其在海水中有最好的抗銹性,且其焊接性良好、強度大。6061 具較高之強度,且耐蝕性亦甚好,但由於焊接性不佳,因此使其限於上層建築或內構等,常見之適用其如船殼外 板、甲板、船樓、桅桿、煙囪、門、窗、梯子、桌椅等等。一般來說鋁合金具下列優點:

1.比重小(2.7)。

2.強度大、船殼輕、提高船速、節省燃料。

3.耐蝕性佳。

4.低溫特性、耐衝擊性優越。

5.非磁性。

6.無毒、無臭。

7.成型加工性良好。

8.焊接性良好。

9.膨脹收縮大,至破壞為止的衝擊吸收量亦大。

10.對光熱的反射良好。

近年來由於焊接技術的進步,TIG、MIG的使用上,使得鋁製品之品質上更為提昇,再則爆壓金屬複合板的出 現,使得鋁質材料與其它金屬材料之結合性上更為提昇,顯而易見鋁合金用途將日益更廣。

三、複合材料(Composite Materials)

近年來工業益加發達,所要求材料之性能亦各不同,如要求 輕重量、高強度、高溫高強度、磨擦係數較小、耐 磨耗佳、導電性良而耐熔著性或耐蝕性佳、或其他單一材料無法達到的特殊性能,而需要兩種以上材料,依適當 方法使成單一材料而使用者。故有不同類型之複合材料出現,此種經組合之新材料,能兼具原有材料之特性及相 輔性之優點,用途甚廣,小至家庭用品,大至船艦、飛機或飛彈等。茲列舉數種複合材料如下:

1.玻璃纖維強化塑膠(Glass Fiber Reinforced Plastics)

2.碳璃纖維強化塑膠(Carbon Fiber Reinforced Plastics)

3.硼璃纖維強化塑膠(Boron Fiber Reinforced Plastics)




表七 鈦合金之有關機械性質做比較






 





             


表八 台灣主要材料之強度





4.克維拉璃纖維強化塑膠(Kevlar Fiber Reinforced Plastics)

由於材料價格及施工性之影響,目前用於造船結構材者,一般只限於玻璃纖維,其他如碳纖亦有局部少量之應 用。玻璃纖維強化塑膠、FRP或GRP其成份如下:

1.基材

(1)不飽和聚脂樹脂(Polyester)

(2)環氧樹脂(Epoxy)

(3)酚鈦樹脂(Phenolics)

(4)聚硫亞胺樹脂(Polyimides)等。

2.補強物一般船殼用E玻璃(其他有e型、S.R型等)耐玻璃纖維可分為如下之產品

(1)Mat(毯)一般段積成

(2)Cloth(布)以玻璃絲製成

(3)Woven Roping(編紗束)紗束編織而成

3.蕊材

(1)木材、合板、硬木、白塞木等

(2)泡膠-CCA、PU、PVC

(3)蜂巢板




 





         


4.膠殼(Gel Coat)

FRP材由於受積層數、方式、方法及材料環境因素之不同,而有不同之強度,因此在認定FRP構造強度時,通 常要求以與實際構造相同之積層試片作各種強度試驗方行之。依美軍MIL其玻璃,纖維強化塑膠之強度要求值如 表五:

以FRP或GRP造船之優點如下:(1)較鋼材鋁合金之比重小,同樣之船可較輕。

(2)將油漆顏料拌入所塗樹脂內,即可著色,不須另塗油漆而無腐蝕之虞,保養費低廉。

(3)比強度(Specific Strength)大。

(4)船殼及甲板可合併模造成一整體結構避免接頭及啣縫,船殼一體成型,美觀平順,建造工藝簡單,成型方 便。

(5)所需工場設備甚少,施工容易,尤適於大量建造,因當一陰模製成後,即可長期重複使用,也不需機器加 工,建造週期短。

(6)樹脂內加入防火藥品,可具有防火能力。

(7)非導電體,雷達螢幕上無反應之特性,能透過雷達波及紅外線適於軍事用途,可具穩形效果。

(8)因非金屬,故無電解腐蝕及不合磁性,其非磁性可用於水雷反制艦船。耐海水及化學腐蝕、絕緣、絕熱性 好,不碎裂,船體保養方便。

缺點如下:

(1) 長期浸於水中易老化,老化後機械性能顯著下降。

(2) 各種機械性能受到原材料、配方、工藝規程、溫度及技術水準的影響而不夠穩定。

(3) 材料的彈性模數E值較低,僅為鋼的1/20~1/15左右,船體結構剛度降低。

(4) 玻璃纖維材是不可焊材料,只能用螺栓和鉚釘連接固定,與可焊材料相比,施工建造不便,增加了連接固 定件的重量。

四、鈦合金(Titanium)

鈦之比重介於Al與Fe之間,具有優良之耐蝕性,鈦及鈦合金主要被用於耐蝕及高強度機件 上。鈦有優良之鈍 性,因此對於大部份之酸性物或氯化物不與之作用,同時強度好,堅固硬性、韌性低密度等等性質足供不同鈦合 金適用於低溫或高溫之機構材料,鈦合金材料於1957年首先用於太空工業上,太空船的結構、噴射引擎等各不同 之部。至到1963年才被用於造船工業上潛艇外殼之應用。

鈦及鈦合金之分類由商業級(Commercial Grade)及半商業級(Semi-commercial Grade)可歸納為:(1)商業級純鈦(2)α及類似α鈦合金(3)α-β類鈦合金(4)β類鈦合金等4大類。僅就HY-80鋼質材料與Ti-5Al- 2.5Sn之鈦合金之有關 機械性質做比較如表七:

就造船工業而言,尤其是潛艇之特種環境下作業之潛艇,鈦及鈦合金屬之應用為我未來造艦之首要考量,得使 潛艇能發揮更大之作戰能力。

五、木材(WOODS)

木材各種強度,隨木材種類而異,強度特性也因使用在船舶部位不同,也有區分。一般分為彎曲強度 (Bending Strength)、剪曲強度(Shearing Strength)、壓縮強度(Compression Strength),其又分平行或垂直木紋兩種,以及耐震強度(Impact Strength)、抗張強度(Tension Strength)等,依美國ASTM測試方式為將含水量25%以上之原木(Green Wood)




 





         


及經乾燥含水量在12%之木材,在實驗室分別做機械試驗而得有關各種允許工作強度資料,供木殼船舶結構設計 引用參考。

木材分硬木(Hard-Wood)及軟木(Soft-Wood)兩大類。其用於船材者;硬木中以柚木(Teak)、橡木(Oak)、櫸木 (Zelkova)等為主,軟木則以松(Pine)、杉(Deal)、樅(Fir)、檜(Cypress)等為主。

木材強度隨含水率百分比而變,亦會隨溫度增加,而各種強度特性而會減弱,溫度降低時則木材強度變強。總 之,該影響強度現象,是即刻發生的,其影響大小程度則視各種木材含水率及溫度升高時間長或短而定,以標準 溫度華氏七十度含水率12%之木材各種木材強度,每超過或小於七十一度時,則其各種強度應力相對減加約0.3到 0.5百分比。

本軍LCVP登陸小艇之艇殼係用洋松或柳安木防水合板製造,洋松與柳安木均為紋理通直、節瘤少之長材,價 格便宜,用製防水七合板五合板等頗為相宜。以合板代替木材,輕而耐用是其優點。

肆、破壞力學與非破壞檢測在船體結構之運用考量

二次世界大戰期間,全電焊設計的二千五百艘自由輪,其中一百四十五艘折斷為 兩段,大約七百艘造成嚴重損 壞,同樣的不幸也發生於許多橋樑和結構物。經調查的結果,材料的瑕疵和應力集中是導致結構物損壞的主因。 高強度材料的使用大幅地增加,如:有限元素法主要為的是節省重量,同時由於應力分析方法的發展,如有限元 素法(F.E.M.)等之計算使得局部應力的決定更具可靠性,而容許的安全係數減少,也導致減少更多的重量,結果是 結構的設計採用高強度材料時僅需保有較小的安全餘留量,這亦是一般傳統的設計方式,但是當結構物處在有裂 痕情況下,這些標準就不適用了。材料強度的提高卻亦減低了其材料的韌性。因此在安全設計上就必須多加考慮 到材料破裂的特性。

材料破壞的主要起源包括有設計、材料選用,材料缺陷、加工和製造、再加工、組合、檢修、試驗、品質管制、 庫存和運輸,使用狀況維護和未預期的超負荷和使用受到機械式化學的損害。往往破損的原因不止一種。

以鋼鐵材及製品為例;如鋼錠、鋼胚、鑄造品、鍛造品、軋延品及焊接品等之表面或內部之裂痕、空隙及夾雜 物等缺陷,對鋼料強度及韌性就有不良的影響。

目前非破壞檢驗(Nondestructive Test)技術發展已有相當之功效,其可以用不損及鋼料而檢驗其有無缺陷及缺陷之 位置、大小或程度等。其主要用途為:

(1)鋼鐵材料或製品之驗收及安全檢驗之用。

(2)提供鋼料製造過程中影響品質因素之資料。

目前常被使用之非破壞檢驗方法有:

(1)超音波檢驗(Ultrasonic Test)

(2)放射線照相檢驗(Radiographic Test)

(3)磁粉檢驗(Magnetic Particle Test)

(4)浸透檢驗(Liquid Penetrant Test)

(5)渦電流檢驗(Eddy Current Test)

(6)電磁檢驗(Electro Magnetic Test)

(7)音洩檢驗(Accoustic Emission Test)

(8)洩漏檢驗(Lesk Test) 這些方法可以執行包含鋼鐵材料或製品表層及內部缺陷的發現,鋼料或製品厚度的測 定和塗膜厚度的測定及材質的鑑別等。




 





           


另外破壞力學近年來的研究發展已為成熟,其破壞力學研究的最終目的就是為了防止材料的破裂。在學理及實 務檢測上均有良好之方法配合使用,在傳統力學的觀念結合破裂韌性參數及檢驗來設計艦船結構,應可得到更安 全,更有保障的設計結果。

伍、結語

隨著科學與工業的進步,往往由於材料的發展;而使工程設計上引起突破性的改變與更新,今日的科學家與工 程師對材料知識的具備與探求已成為不可缺少的一門科學,每一位應用科學家或工程師無不與材料發生切身的關 係。

造艦為一綜合的工藝,因此在考慮何部位使用何種材料時,皆應做整體性之分析、功能、造價、維修、貨源.... 等等,因時、因地、因物均有不同之設計結果,為使有更好之艦船,則有待大家共同努力研究之。

參考資料

1.Koichi Masubuchi 〝Materials for Ocean Evgineering”

2.PETER M. PALERMD 争“STRUCTURAL INTEGRITY CRITERIA FOR NEW HULL MATERIALS”

3.中國材料科學學會“材料手冊Ⅰ、Ⅱ”

4.賀俊“材料工程與科學”

5.張志純歩“纖維混成複合材料之應用”

6.工藝材料

7.李金聲、李常聲“鋼船構造”

8.海軍常用金屬材料表




海軍上校譚海林

中正理工學院船研所

現服務於海軍造船發展中心


引用出處: 

 http://www2.cna.edu.tw/961213/month/cnadata/mm/19-4/19-4-11.htm

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复 合材料(Composite materials),是以一种材料为基体(Matrix),另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上互相取 长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、 铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、 金属丝和硬质细粒等。

复合材料-发展

    

复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘

复合材料(铝材) 土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),从此出现了复合材料这一名称。50年代以后,陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的复合材料。

复合材料-概念

    

 国际标注化组织对复合材料作了如下定义:两种或两种

复合材料卫浴产品 以上,化学物理性质完全不同的材料通过某种方式(或方法)复合而得的具有优越性能的固体材料称为复合材料。复合材料是由基体和增强体组成的。基体通常是连续相、增强体以独立形态分布于基体之上。基体材料可以是聚合物(如树脂)、金属或无机物(如 陶瓷、碳)等。为获得优异性能,增强体通常是具有高强度、高硬度的共价键材料,例如树脂基和金属基复合材料多用碳(石墨)、SiC、Al2O3等增强体, 陶瓷基复合材料采用碳纤维、SiC纤维、Al2O3纤维及其颗粒、晶须等增加韧性,因此也称增韧体。它不仅发挥了各相的优点,而且还具有各单一相所没有的 某些特性(包括工艺、物理、力学和机械加工等性能)。 

复合材料-分类

     复合材料

1、根据分散相的几何形状(粒状、纤维状和薄片状)可分为三种基本类型,即颗粒型、纤维型和层合型。
颗粒型复合材料
将粒状材料分散于基体中而制成。混凝土是此类复合材料中最典型的代表,砂、石集料在其中起着提高刚度、减少收缩和节约水泥等作用。在聚合物中掺入砂、石集料,固化后具有很高的强度和较好的耐蚀、耐磨等性能(见聚合物混凝土)。加气混凝土和硬质泡沫塑料也可归入此类复合材料,其分散相为空气泡。
 
纤维型复合材料 
将非连续的短纤维或连续的长纤维配置于基体中制成。纤维对基体起着

复合材料脱模剂 阻裂、增强和增韧等作用。20世纪40年代中出现的玻璃纤维增 强塑料,不仅轻质、高强度,还具有较好的绝热、电绝缘和耐蚀等性能。在工程上获得日益广泛的应用。60年代起由于各种高弹性模量、高强度、耐高温的纤维材 料陆续出现,一系列高性能指标的新型纤维增强塑料得到发展,以适应国防、宇航等工程的需要。在砂浆中配置钢丝网,可显著提高抗裂、抗渗等性能并可制成薄壳 制品。水泥基体用纤维(金属的、有机的或无机的)增强后,不仅具有较高的抗拉和抗弯强度,并能大幅度地提高韧性和抗冲击强度(见纤维混凝土)。纤维增强钛合金等的高温性能比纤维增强塑料好,金属基体的强度和刚度比树脂高。陶瓷材料具有优异的耐高温性能,比重小,但性脆,采用纤维增强能显著提高其韧性。在玻璃中嵌入金属丝或网,可使玻璃破碎时不致散落(见安全玻璃)。

层合型复合材料
将两层或多层薄片胶合而制成。胶合板是此类复合材料中最常见的一种,将几层木纹方向不同的木材薄板胶合成一整体,有利于提高强度并减小湿胀和干缩(见木质人造板)。夹层玻璃是将两层或数层平板玻璃用透明有机胶胶合而成,受冲击破裂后其碎片不会溅散,若使用多层钢化玻璃或夹丝玻璃,并用高强透明有机材料按一定结构胶合,可制得性能更为优越的防弹、防盗玻璃。混凝土和钢板或纤维增强塑料复合,可显著提高抗冲击性并能防止液体和气体的渗漏。由各种薄板和轻质芯材(如矿棉、玻璃棉、泡沫混凝土、硬质泡沫塑料等)所组成的夹芯板则兼具防渗、隔热、隔声等多种功能。

2、根据基体成分不同可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料和碳碳复合材料。

金属基复合材料

复合材料钢筋
基体成分为金属或合金,加入增强相通过一定的成型方法制成的复合材料。一般基体多采用合金,而很少使用单一成分。常用基体:铝合金镁合金钛合金等 等。由于金属基复合材料在研制之处主要应用于航空航天领域,所以其在航空航天中的使用性能显得格外重要。所以金属基复合材料主要朝轻量化、高强度、高韧 性、耐高温、耐腐蚀等方面发展。现在航空航天领域里仍旧大量使用金属基复合材料,不过民用领域也有大量使用,如汽车、摩托车、运动物品(网球拍、羽毛球 拍、高尔夫球球头、撑杆等等)。

陶瓷基复合材料
陶瓷基 体中加入增强相,以增强陶瓷脆性,提高其耐高温性能为主的复合材料。一般工业生产的陶瓷制品,知名弱点--脆性大。由于没有塑性变形,使用中极易因脆性而 断裂。而且脆性断裂是突发性的,并没有像塑性断裂一样的断裂前征兆,所以危害极大。然而陶瓷的硬度高、强度大、耐高温性能相对于其它材料较好,即促使人们 研究在陶瓷中加入增强相从而提高其脆性性能。

树脂基复合材料: 以有机物为基体,加入增强体的复合材料。

碳碳复合材料

三层复合材料
以 碳(石墨)作为基体,加入由碳做成的增强相(碳纤维,碳晶须,碳颗粒)的复合材料。注意提高耐高温,高温氧化性能。此外,也有将线状材料配置于基体中,此 类复合材料称为配列型,如钢筋混凝土和预应力混凝土等。随着原材料成本的下降和制造技术的改进,有些应用于国防、宇航等工程的新型复合材料也将逐步应用于 民用工程。

60年代,为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要,先后研制和生产了以高性能纤维(如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等)为增强材料的复合 材料,其比强度大于4×106厘米(cm),比模量大于4×108cm。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别,将这种复合材料称为先进复合材料。 按基体材料不同,先进复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。其使用温度分别达250~350℃、350~1200℃和1200℃以上。先进复合材 料除作为结构材料外,还可用作功能材料,如梯度复合材料(材料的化学和结晶学组成、结构、空隙等在空间连续梯变的功能复合材料)、机敏复合材料(具有感 觉、处理和执行功能,能适应环境变化的功能复合材料)、仿生复合材料、隐身复合材料等。

 

复合材料-纳米复合材料

    

复合材料由于其优良的综合性能,特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天国防、交通、体育等领域,纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分,近年来发展很快,世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米

高温纳米复合材料 聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。
在纳米聚合物基复合材料方面,主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体,分散水平达到纳米级,得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。我们制备的纳米蒙脱土/PA6复合材料中,纳米蒙脱土的层间距为1.96nm,处于国内同类材料的领先水平(中国科学院为 1.5~1.7nm),蒙脱土复合到尼龙基体中后完全剥离成为厚度1~1.5nm的纳米微粒,其复合材料的耐温性能、阻隔性能、抗吸水性能均非常优秀,此 材料已经实现了产业化;正在开发的纳米TiO2/聚丙烯复合材料具有优良的抗菌效果,纳米TiO2粉体在聚丙烯中分散达到60nm以下,此项技术正在申报 发明专利。由于纳米聚合物复合材料的成型工艺不同于普通的聚合物,本方向还积极开展新的成型方法研究,以促进纳米复合材料产业化的进行。
碳纳米管是上个世纪九十年代初发现的一种新型的碳团簇类纤维材料,具有许多特别优秀的性能。我们在碳纳米管取得的研究成果主要包括:
1)大规模生产多壁碳纳米管的技术,生产出的碳纳米管的质量处于世界先进水平,生产成本也很低,为碳纳米管的工业应用创造了条件。
2)开发了制造碳纳米管为电极材料的双电层大容量电容器的技术。
3)开发了制造具有软基底定向碳纳米管膜的技术。
复合材料具有良好的导电导热性、低的热膨胀系数而被广泛地用作电接触材料、电子封装和热沉材料。采用纳米粉末制备的纳米钨铜复合材料具有非常优越的物理力学性能,我们采用国际前沿的金属复合盐溶液雾化干燥还原技术成功制备了纳米钨铜复合粉体和纳米氮化钨-铜复合粉体,目前正在加紧其产业化应用研究。

复合材料-功能复合材料

    

功能复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的

功能复合材料及其应用 复合材料。如:导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能。统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体和增强体及基体组成。功能体可由一种或以上功能材料组成。多元功能体的复合材料可以具有多种功能。同时,还有可能由于复合效应而产生新的功能。多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。

复合材料-塑木复合材料

    

塑木是以锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等低值生物质纤维为主原料,与塑料合成的一种复合材

复合材料塑木 料。
它同时具备植物纤维和塑料的优点,适用范围广泛,几乎可涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其它类似复合材料的使用领域,同时也解决了塑料、木材行业废弃资源的再生利用问题。
其主要特点为:原料资源化、产品可塑化、使用环保化、成本经济化、回收再生化

复合材料-性能

    

复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合 金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。 纤维增强材料的另一个特点是各向异性,因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料,在500℃时仍能保持足 够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合,不但钛的耐热性提高,且耐磨损,可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合,使用温度可达1500℃,比超合金涡 轮叶片的使用温度(1100℃)高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨,构成耐烧蚀材料,已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非 金属基复合材料由于密度小,用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧,其刚度和承载能力与重量大5倍 多的钢片弹簧相当。

复合材料-成型方法

    

复合材料的成型方法按基体材料不同各异。树脂基复合材料的成型方法较多,有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。如:爬梯复合电缆支架等。 金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。前者是在低于基体熔点温度下,通过施加压力实现成型,包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压 和爆炸焊接等。后者是将基体熔化后,充填到增强体材料中,包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相 烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。

复合材料-应用

     复合材料的主要应用领域有:①航空航天领域。由于复合材料热稳定性好,比强度、比刚度高,可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池 翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。②汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性,可减振和降低噪声、抗疲劳性能好,损伤 后易修理,便于整体成形,故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。③化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体 复合而成的材料,可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。④医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特 性,可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性,生物环境下稳定性好,也用作生物医学材料。此外,复合材料还用 于制造体育运动器件和用作建筑材料等。

 

 复合材料的发展和应用


  复合材料电缆支架复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩 大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航 天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。
  随着科技的发展,树脂与玻璃纤维在技术上不断进步,生产厂家的制 造能力普遍提高,使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受,但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此,碳纤维、硼纤维等增强复合材料相 继问世,使高分子复合材料家族更加完备,已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨,年产值达1300亿美元以上,若将 欧、美的军事航空航天的高价值产品计入,其产值将更为惊人。从全球范围看,世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增 长,而亚洲的日本则因经济不景气,发展较为缓慢,但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计,2000年欧洲的复合材 料全球占有率约为32%,年产量约200万吨。与此同时,美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍,达到4%~6%。 2000年,美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与 政治经济的整体变化密切相关,各国的占有率变化很大。总体而言,亚洲的复合材料仍将继续增长,2000年的总产量约为145万吨,预计2005年总产量将 达180万吨。

  从应用上看,复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨,欧洲汽车复合材料用量 到2003年估计可达10.5万吨。而在日本,复合材料主要用于住宅建设,如卫浴设备等,此类产品在2000年的用量达7.5万吨,汽车等领域的用量仅为 2.4万吨。不过从全球范围看,汽车工业是复合材料最大的用户,今后发展潜力仍十分巨大,目前还有许多新技术正在开发中。例如,为降低发动机噪声,增加轿 车的舒适性,正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板;为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求,发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属 基复合材料。为满足汽车轻量化要求,必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时,随着近年来人们对环保问题的日益重视,高分子复合 材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如,用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料,在北美已被大量用作托盘和包装箱,用以替代木制产品;而可降解 复合材料也成为国内外开发研究的重点。
  另外,纳米技术逐渐引起人们的关注,纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料,可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变,从而使之具有新的性能,在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时,大大提高了材料的综合性能。

 

树脂基复合材料的增强材料

树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。

 

1、玻璃纤维

目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高,因此增长率也比较快,年 增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面,近年来民用产品也有广泛应用,如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种 高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维,是比 较理想的耐热防火材料,用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件,大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止,我国已经实用化的高 性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中,只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平,且拥有自主知识产权,形成了小规模的产 业,现阶段年产可达500吨。

 

 2、碳纤维

碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能,首先在航空航天领域得到广泛应用,近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。据预测,土木 建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。1997~2000年间,宇航用碳纤维的年增长率估计为31%,而工业用碳纤维的年增长率 估计会达到130%。我国的碳纤维总体水平还比较低,相当于国外七十年代中、末期水平,与国外差距达20年左右。国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离 散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。

 

 3、芳纶纤维

 20世纪80年代以来,荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场,年增长速度也达到20%左 右。芳纶纤维比强度、比模量较高,因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件(如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等)、舰船(如 航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等)、汽车(如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等)以及耐热运输带、体育运动器材等

 

4、超高分子量聚乙烯纤维

超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一,尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀 性,许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩,大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域,在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超 高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视

 

5、热固性树脂基复合材料

热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体,以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚 乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。环氧树脂的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、良好的粘接性能和较高的机械强度,广泛应用于化工、轻 工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨,1996年递增到143万吨,1997年为 148万吨,1999年150万吨,2003年达到180万吨左右。我国从1975年开始研究环氧树脂,据不完全统计,目前我国环氧树脂生产企业约有 170多家,总生产能力为50多万吨,设备利用率为80%左右。酚醛树脂具有耐热性、耐磨擦性、机械强度高、电绝缘性优异、低发烟性和耐酸性优异等特点, 因而在复合材料产业的各个领域得到广泛的应用。1997年全球酚醛树脂的产量为300万吨,其中美国为164万吨。我国的产量为18万吨,进口4万吨。乙 烯基酯树脂是20世纪60年代发展起来的一类新型热固性树脂,其特点是耐腐蚀性好,耐溶剂性好,机械强度高,延伸率大,与金属、塑料、混凝土等材料的粘结 性能好,耐疲劳性能好,电性能佳,耐热老化,固化收缩率低,可常温固化也可加热固化。南京金陵帝斯曼树脂有限公司引进荷兰Atlac系列强耐腐蚀性乙烯基 酯树脂,已广泛用于贮罐、容器、管道等,有的品种还能用于防水和热压成型。南京聚隆复合材料有限公司、上海新华树脂厂、南通明佳聚合物有限公司等厂家也生 产乙烯基酯树脂。
  1971年以前我国的热固性树脂基复合材料工业主要是军工产品,70年代后开始转向民用。从1987年起,各地大量引进国 外先进技术如池窑拉丝、短切毡、表面毡生产线及各种牌号的聚酯树脂(美、德、荷、英、意、日)和环氧树脂(日、德)生产技术;在成型工艺方面,引进了缠绕 管、罐生产线、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模塑(RTM)成型机、喷射成型技术、树脂注射成型技术及渔竿生产线等,形成了从研 究、设计、生产及原材料配套的完整的工业体系,截止2000年底,我国热固性树脂基复合材料生产企业达3000多家,已有51家通过ISO9000质量体 系认证,产品品种3000多种,总产量达73万吨/年,居世界第二位。产品主要用于建筑、防腐、轻工、交通运输、造船等工业领域。在建筑方面,有内外墙 板、透明瓦、冷却塔、空调罩、风机、玻璃钢水箱、卫生洁具、净化槽等;在石油化工方面,主要用于管道及贮罐;在交通运输方面,汽车上主要有车身、引擎盖、 保险杠等配件,火车上有车厢板、门窗、座椅等,船艇方面主要有气垫船、救生艇、侦察艇、渔船等;在机械及电器领域如屋顶风机、轴流风机、电缆桥架、绝缘 棒、集成电路板等产品都具有相当的规模;在航空航天及军事领域,轻型飞机、尾翼、卫星天线、火箭喷管、防弹板、防弹衣、鱼雷等都取得了重大突破。

复合材料- 热塑性树脂基复合材料

    

热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的,主要有长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和玻璃纤维毡增强型热塑性复 合材料(GMT)。根据使用要求不同,树脂基体主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性工程塑料,纤维种 类包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等一切可能的纤维品种。随着热塑性树脂基复合材料技术的不断成熟以及可回收利用的优势,该品种的复合材料发展较 快,欧美发达国家热塑性树脂基复合材料已经占到树脂基复合材料总量的30%以上。
  高性能热塑性树脂基复合材料以注射件居多,基体以PP、 PA为主。产品有管件(弯头、三通、法兰)、阀门、叶轮、轴承、电器及汽车零件、挤出成型管道、GMT模压制品(如吉普车座椅支架)、汽车踏板、座椅等。 玻璃纤维增强聚丙烯在汽车中的应用包括通风和供暖系统、空气过滤器外壳、变速箱盖、座椅架、挡泥板垫片、传动皮带保护罩等。
  滑石粉填充的 PP具有高刚性、高强度、极好的耐热老化性能及耐寒性。滑石粉增强PP在车内装饰方面有着重要的应用,如用作通风系统零部件,仪表盘和自动刹车控制杠等, 例如美国HPM公司用20%滑石粉填充PP制成的蜂窝状结构的吸音天花板和轿车的摇窗升降器卷绳筒外壳。
  云母复合材料具有高刚性、高热变形 温度、低收缩率、低挠曲性、尺寸稳定以及低密度、低价格等特点,利用云母/聚丙烯复合材料可制作汽车仪表盘、前灯保护圈、挡板罩、车门护栏、电机风扇、百 叶窗等部件,利用该材料的阻尼性可制作音响零件,利用其屏蔽性可制作蓄电池箱等。
  我国的热塑性树脂基复合材料的研究开始于20世纪80年代 末期,近十年来取得了快速发展,2000年产量达到12万吨,约占树脂基复合材料总产量的17%,,所用的基体材料仍以PP、PA为主,增强材料以玻璃纤 维为主,少量为碳纤维,在热塑性复合材料方面未能有重大突破,与发达国家尚有差距。
  我国复合材料的发展潜力和热点
  我国复合材料发展潜力很大,但须处理好以下热点问题。

 

  1、复合材料创新

复合材料创新包括复合材料的技术发展、复合材料的工艺发展、复合材料的产品发展和复合材料的应用,具体要抓住树脂基体发展创新、增强材料发展创新、 生产工艺发展创新和产品应用发展创新。到2007年,亚洲占世界复合材料总销售量的比例将从18%增加到25%,目前亚洲人均消费量仅为0.29kg,而 美国为6.8kg,亚洲地区具有极大的增长潜力。

 

2、聚丙烯腈基纤维发展

 我国碳纤维工业发展缓慢,从CF发展回顾、特点、国内碳纤维发展过程、中国PAN基CF市场概况、特点、“十五”科技攻关情况看,发展聚丙烯腈基纤维既有需要也有可能。

 

3、玻璃纤维结构调整

我国玻璃纤维70%以上用于增强基材,在国际市场上具有成本优势,但在品种规格和质量上与先进国家尚有差距,必须改进和发展纱类、机织物、无纺毡、编织物、缝编织物、复合毡,推进玻纤与玻钢两行业密切合作,促进玻璃纤维增强材料的新发展。

 

4、开发能源、交通用复合材料市场

 一是清洁、可再生能源用复合材料,包括风力发电用复合材料、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复合材料和天然气、氢气高压容器;二是汽车、城 市轨道交通用复合材料,包括汽车车身、构架和车体外覆盖件,轨道交通车体、车门、座椅、电缆槽、电缆架、格栅、电器箱等;三是民航客机用复合材料,主要为 碳纤维复合材料。热塑性复合材料约占10%,主要产品为机翼部件、垂直尾翼、机头罩等。我国未来20年间需新增支线飞机661架,将形成民航客机的大产 业,复合材料可建成新产业与之相配套;四是船艇用复合材料,主要为游艇和渔船,游艇作为高级娱乐耐用消费品在欧美有很大市场,由于我国鱼类资源的减少、渔 船虽发展缓慢,但复合材料特有的优点仍有发展的空间。

 

 5、纤维复合材料基础设施应用

国内外复合材料在桥梁、房屋、道路中的基础应用广泛,与传统材料相比有很多优点,特别是在桥梁上和在房屋补强、隧道工程以及大型储仓修补和加固中市场广阔。

 

 6、复合材料综合处理与再生

重点发展物理回收(粉碎回收)、化学回收(热裂解)和能量回收,加强技术路线、综合处理技术研究,示范生产线建设,再生利用研究,大力拓展再生利用材料在石膏中的应用、在拉挤制品中的应用以及在SMC/BMC模压制品中的应用和典型产品中的应用。
   21世纪的高性能树脂基复合材料技术是赋予复合材料自修复性、自分解性、自诊断性、自制功能等为一体的智能化材料。以开发高刚度、高强度、高湿热环境下 使用的复合材料为重点,构筑材料、成型加工、设计、检查一体化的材料系统。组织系统上将是联盟和集团化,这将更充分的利用各方面的资源(技术资源、物质资 源),紧密联系各方面的优势,以推动复合材料工业的进一步发展。
  GPO-3介绍
  GPO-3层压板是由无碱玻璃纤维毡板浸以不饱和聚酯树脂糊,并添加相应的添加剂经热压而成的硬性板状绝缘材料。
  GPO-3,又称 UPGM-203 ,指的是不饱和聚酯玻璃纤维毡板材料,机械和电气用,高湿下电气性能好,中等温度下机械性能好,具有阻燃性,耐电弧和耐抗漏电痕迹性能佳。
  规格:0.8~100mm 1000×1200mm,1000×2000mm
  颜色:红色、白色、棕色、棕红色等
  GPO-3层压板应用
  在断路器中应用: 框架式断路器:安全挡板、安全遮板、间隔衬垫、相间隔板等。
  塑壳式断路器中的应用:相间隔板、灭弧室隔弧板等。
  在电机马达中应用: 电机电枢部件,活动盖板,槽楔定子、定垫片,薄垫片,碳刷座等
  在开关设备中应用:隔板系统中的前端、后端、上端、底端、相间隔板等 其他应用:耐弧结构件

 

引用出處: 

 http://www.hudong.com/wiki/%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99

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螺旋內齒輪加工實例 

Title:  修整型螺旋內齒輪組之特性分析
Other Titles:  Characteristic Analysis of Modified Internal Helical Gear Pairs
Authors:  陳仁浩
蔡忠杓
Ren-Haw Chen
Chung-Biau Tasy
魏家誠
Chia-Cheng Wei
Keywords:  螺旋內齒輪
齒形修整
運動誤差
internal helical gear
Profile Modification
Kinematical Error
Issue Date:  18-九月-2009



Reference: 請用識別號來引用或連結此文件: http://nctur.lib.nctu.edu.tw/handle/987654321/5888

Keywords:  螺旋內齒輪
齒形修整
運動誤差
internal helical gear
Profile Modification
Kinematical Error
Issue Date:  18-九月-2009
Abstract:     齒輪為傳遞動力的重要機械元件,其中圓柱型螺旋齒輪由於具有高效率傳遞動力的特性,因此被工業界廣泛地應用在各種傳動機構中。螺旋內齒輪組與外齒輪相比 之下由於具有更小之中心距的空間特性,因此內齒輪組為減速機中常見之齒輪機構,而且螺旋齒輪在嚙合時其應力也較小且運轉也較平順。然而由於螺旋內齒輪在實 際製造及裝配上之誤差,使其失去原本理想的共軛嚙合條件,造成接觸狀況不佳的情況,所以業界一般會對齒輪齒面進行修整,以達到降低齒輪傳動誤差之目的。   本論文依據齒輪原理及創成機構之關係,在假設齒輪為剛體的前題下,推導出螺旋內齒輪組之齒面數學模式,並開發電腦輔助分析程式來進行該齒輪組之齒輪接 觸模擬分析,探討齒輪組經由冠狀及轉位修整之螺旋小齒輪與漸開線螺旋環齒輪,當其齒輪傳動軸具有旋轉軸向之裝配誤差的情形時之嚙合狀態及運動誤差。
The gear is an important mechanical component for transmitting powers. Since the cylindrical helical gear has high efficiency to transmit power, therefore, it is widely used in reduction mechanisms by industry. The internal gear is a gear mechanism usually used for reduction gear box. Compared with the external gear, the center distance of the internal helical gear is smaller, the contact stress is lower and the gear meshing is also more smoother. However, due to the manufacture and assembly errors, the gear set may lose its conjugate meshing condition, which may cause the bad contact situation. Therefore, gear tooth modifications are widely used by the industry to reduce the transmission error of the gear pair. In this thesis, according to the theory of gearing and gear generation mechanism, a mathematical model for internal helical gears with crowned and profile-shifted modification teeth has been developed under the assumption of gear wheel is a rigid body. Based on the gear meshing theory, mathematical model of tooth contact and bearing contact analysis are established.
DescXXXXXription:  碩士
國立交通大學
機械工程系所
URI:  http://etd.lib.nctu.edu.tw/cgi-bin/gs/tugsweb.cgi?o=dnctucdr&i=sGT009414514.id
http://nctur.lib.nctu.edu.tw/handle/987654321/5888
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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

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據史料記載,遠在公元前400~200年的中國古代就巳開始使用齒輪,在我國山西出土的青銅齒輪是迄今巳發現的最古老齒輪,作為反映古代科學技術成就的指南車就是以齒輪機構為核心的機械裝置。 17世紀末,人們才開始研究,能正確傳遞運動的輪齒形狀。 18世紀,歐洲工業革命以後,齒輪傳動的應用日益廣泛;先是發展擺線齒輪,而後是漸開線齒輪,一直到20世紀初,漸開線齒輪已在應用中佔了優勢。   早在1694年,法國學者Philippe De La Hire首先提出漸開線可作為齒形曲線。 1733年,法國人M.Camus提出輪齒接觸點的公法線必須通過中心連線上的節點。 一條輔助瞬心線分別沿大輪和小輪的瞬心線(節圓)純滾動時,與輔助瞬心線固聯的輔助齒形在大輪和小輪上所包絡形成的兩齒廓曲線是彼此共軛的,這就是Camus定理。 它考慮了兩齒面的嚙合狀態;明確建立了現代關於接觸點軌蹟的概念。 1765年,瑞士的L. Euler提出漸開線齒形解析研究的數學基礎,闡明了相嚙合的一對齒輪,其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關係。 後來,Savary進一步完成這一方法,成為現在的Eu-let-Savary方程。 對漸開線齒形應用作出貢獻的是Roteft WUlls,他提出中心距變化時,漸開線齒輪具有角速比不變的優點。 1873年,德國工程師Hoppe提出,對不同齒數的齒輪在壓力角改變時的漸開線齒形,從而奠定了現代變位齒輪的思想基礎。   19世紀末,展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的相繼出現,使齒輪加工具軍較完備的手段後,漸開線齒形更顯示出巨大的優走性。 切齒時只要將切齒工具從正常的嚙合位置稍加移動,就能用標準刀具在機床上切出相應的變位齒輪。 1908年,瑞士MAAG研究了變位方法並製造出展成加工插齒機,後來,英國BSS、美國AGMA、德國DIN相繼對齒輪變位提出了多種計算方法。   為了提高動力傳動齒輪的使用壽命並減小其尺寸,除從材料,熱處理及結構等方面改進外,圓弧齒形的齒輪獲得了發展。 1907年,英國人Frank Humphris最早發表了圓弧齒形。 1926年,瑞土人Eruest Wildhaber取得法面圓弧齒形斜齒輪專利權。 1955年,蘇聯的M. L. Novikov完成了圓弧齒形齒輪的實用研究並獲得列寧勳章。 1970年,英國Rolh—Royce公司工程師R. M.Studer取得了雙圓弧齒輪的美國專利。 這種齒輪現已日益為人們所重視,在生產中發揮了顯著效益。   齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件,它在機械傳動及整個機械領域中的應用極其廣泛。 現代齒輪技術已達到:齒輪模數O.004~100毫米;齒輪直徑由1毫米~150米;傳遞功率可達上十萬千瓦;轉速可達幾十萬轉/分;最高的圓周速度達300米/秒。   齒輪在傳動中的應用很早就出現了。 公元前三百多年,古希臘哲學家亞里士多德在《機械問題》中,就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉運動的問題。 中國古代發明的指南車中已應用了整套的輪系。 不過,古代的齒輪是用木料製造或用金屬鑄成的,只能傳遞軸間的迴轉運動,不能保證傳動的平穩性,齒輪的承載能力也很小。   隨著生產的發展,齒輪運轉的平穩性受到重視。 1674年丹麥天文學家羅默首次提出用外擺線作齒廓曲線,以得到運轉平穩的齒輪。   18世紀工業革命時期,齒輪技術得到高速發展,人們對齒輪進行了大量的研究。 1733年法國數學家卡米發表了齒廓嚙合基本定律;1765年瑞士數學家歐拉建議採用漸開線作齒廓曲線。   19世紀出現的滾齒機和插齒機,解決了大量生產高精度齒輪的問題。 1900年,普福特為滾齒機裝上差動裝置,能在滾齒機上加工出斜齒輪,從此滾齒機滾切齒輪得到普及,展成法加工齒輪佔了壓倒優勢,漸開線齒輪成為應用最廣的齒輪。   1899年,拉舍最先實施了變位齒輪的方案。 變位齒輪不僅能避免輪齒根切,還可以湊配中心距和提高齒輪的承載能力。 1923年美國懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪,1955年蘇諾維科夫對圓弧齒輪進行了深入的研究,圓弧齒輪遂得以應用於生產。 這種齒輪的承載能力和效率都較高,但尚不及漸開線齒輪那樣易於製造,還有待進一步改進。

齒輪的組成結構

一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓輪 齒簡稱齒,是齒輪上每一個用於嚙合的凸起部分,這些凸起部分一般呈輻射狀排列,配對齒輪上的輪齒互相接觸,可使齒輪持續嚙合運轉;齒槽是齒輪上兩相鄰輪齒 之間的空間;端面是圓柱齒輪或圓柱蜗杆上,垂直於齒輪或蜗杆軸線的平面;法面指的是垂直於輪齒齒線的平面;齒頂圓是指齒頂端所在的圓;齒根圓是指槽底所在 的圓;基圓是形成漸開線的發生線作純滾動的圓;分度圓是在端面內計算齒輪幾何尺寸的基準圓. 

齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和製造方法等分類。

引用出處:

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4314&prev=4315&next=4313

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用砂輪或其他磨俱加工工件,稱為磨削。 本節主要討論用砂輪在磨床上加工工件的特點及其應用,磨床的種類很多,較常見的有外圓磨床、內圓磨床和平面磨床等。
  作為切削工具的砂輪,是由磨料加結合劑用燒結的方法而製成的多孔物體。 由於磨料、結合劑及製造工藝等的不同,砂輪特性可能差別很大,對磨削的加工質量、生產效率和經濟性有著重要影響。 砂輪的特性包括磨料、粒度、硬度、結合劑、組織以及形狀和尺寸等。
一.磨削過程
磨削可以加工外圓面、內孔、平面、成形面、螺紋、齒輪等
1.外圓磨削
1、在外圓磨床上進行 
 磨法:縱磨法橫磨法綜合磨深磨法
2、無心外圓磨
 圓面必須連續,不能有較長鍵槽等孔的磨削
2.平面磨削
週磨質量較高,但較慢
端磨較快,但質量不高
特點:主運動是砂輪的旋轉運動;
磨削過程:實際上是磨粒對工件表面的切削、刻削和滑擦三種作用的綜合效應;
砂輪的“自銳性” :磨削中,磨粒本身也會由尖銳逐漸磨鈍,使切削能力變差,切削力變大,當切削力超過粘結劑強度時,磨鈍的磨粒會脫落,露出一層新的磨粒,這就是砂輪的“自銳性”。

 

   
磨外圓 磨內孔 磨平面

磨削往往作為最終加工工序。

 

磨削刀具 砂輪加工

砂輪的修整
 由於砂輪的“自銳性”以及切屑和碎磨粒會阻塞砂輪,在磨削一定時間後,需用金剛石車刀等對砂輪進行修整。

 

 

砂輪修整

二.磨削的工藝特點
磨床的特點:
a.使用磨料、磨俱(如砂輪、砂帶、油石、研磨料等)為工具,進行切削加工。
b.用來加工硬度較高的材料。
c.加工精度高、光潔度高。
d.一般加工餘量較小。
工業發達國家,磨床比例高(約30%左右),磨床用於粗、精加工,發展了新型強力磨和高速磨。

三.磨削的應用和發展
(一)外圓磨床
 磨床中所佔比例較大的一種,包括萬能外圓磨床、外圓磨床、無心外圓磨床。
1.萬能外圓磨床
 萬能性好,常用於加工以下幾種典型表面。
<1>磨外圓 
加工所需的運動
砂輪主運動 n
工件的圓周進給運動f1
工件的縱向進給運動f2
砂輪的橫向切入運動 c

<2>磨長圓錐面
 外圓磨床工作台分兩層,上工作台相對下工作台調整至一定的角度位置(不超過±7°)機床運動與(1)相同,但工件迴轉中心線與工作台縱向進給方向不平行,故磨削出來的是圓錐面。
<3>磨短圓錐面
 圓錐面的寬度小於砂輪寬度。 砂輪架在水平面內轉角度,工件不作往復運動。
<4>磨內錐孔(包括圓柱孔)
 工件卡盤裝在頭架主軸上,頭架可在水平面內轉角度,此時大砂輪不轉,內圓磨俱支架翻下,小砂輪磨削。
由上可知:萬能外圓磨床萬能性高,但是機床的層次多,剛性差,加工精度低。

2.普通外圓磨床
 與萬能外圓磨床的區別~頭架、砂輪架、頭架主軸都固定不可轉動,並且沒有內圓磨俱。 主要加工外圓柱表面和錐度不大的圓錐表面。
特點:結構簡單,剛性好,加工精度高,但萬能性較差。

3.無心外圓磨
 工件很短(如銷釘)無法用頂針頂起,是以工件的外圓面作定位面的外圓磨床。 
無心磨的兩種方法:
1.貫穿磨法~工件中心高出e=(15~25%)D工件,導輪用橡膠和樹脂作磨粒粘結劑,摩擦係數大,工件隨導輪轉,速度相同,且磨粒粒度細不產生磨削。
砂輪轉速快,與工件有相對運動,產生磨削。 導輪中心線傾斜α角,導輪與工件接觸處的線速度f分解出f2,帶動工件貫穿磨削區。
導輪表面為迴轉雙曲面,保證導輪、工件為直線接觸,適宜加工無縱向槽的圓柱表面。
2.切入磨法
 工件無軸向進給運動,由砂輪橫向切入。
 導輪軸相對於砂輪軸傾斜30分,使工件軸向定位。
 適宜加工無縱向槽的成型迴轉表面。

(二)內圓磨床包括無心、普通和行星式三種內圓磨。
1.普通內圓磨床
  常帶有自動測量裝置
2.無心內圓磨床
  用外圓定心磨內圓,內外圓同心度高,滾動軸承製造廠用得多,生產率高。
3.行星式內圓磨床
  用於磨削大型箱體零件上的內孔。 也可磨削大件上圓形凸台的外圓。

(三)平面磨床包括周邊磨和端面磨兩種
1.周邊磨~用盤形砂輪的圓柱面磨削,加工精度高,生產率低。
2.端面磨~用碗形砂輪或砂瓦的端面磨削,加工精度低,生產率高。
  除以上介紹的磨床外,還有工具磨床、專門化磨床、研磨機、珩磨機等。

引用出處:

 http://tw.myblog.yahoo.com/lifung-biz/article?mid=4309&prev=4310&next=4308

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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting toolaerospace tool .HSS  DIN Cutting toolCarbide end millsCarbide cutting toolNAS Cutting toolNAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end milldisc milling cutter,Aerospace cutting toolhss drillФрезерыCarbide drillHigh speed steelCompound SharpenerMilling cutterINDUCTORS FOR PCDCVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) Core drillTapered end millsCVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden FingerPCD V-CutterPCD Wood toolsPCD Cutting toolsPCD Circular Saw BladePVDD End Millsdiamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE Single Crystal Diamond Metric end millsMiniature end millsСпециальные режущие инструменты Пустотелое сверло Pilot reamerFraisesFresas con mango PCD (Polycrystalline diamond) ‘FresePOWDER FORMING MACHINEElectronics cutterStep drillmeXXXXXtal cutting sawDouble margin drillGun barrelAngle milling cutterCarbide burrsCarbide tipped cutterChamfering toolIC card engraving cutterSide cutterStaple CutterPCD diamond cutter specialized in grooving floorsV-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert PCD Diamond Tool Saw Blade with Indexable InsertNAS toolDIN or JIS toolSpecial toolmeXXXXXtal slitting sawsShell end millsSide and face milling cuttersSide chip clearance sawsLong end millsend mill grinderdrill grindersharpenerStub roughing end millsDovetail milling cuttersCarbide slot drillsCarbide torus cuttersAngel carbide end millsCarbide torus cuttersCarbide ball-nosed slot drillsMould cutterTool manufacturer.

Bewise Inc.  www.tool-tool.com

ようこそBewise Inc.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンドミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミル

(7)医療用品エンドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。   

Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web  www.tool-tool.com  for more info.

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材料            名稱            降伏強度(MPa)    抗拉強度(MPa)    彈性係數(GPa)    比重(g/cm2)    比強度

鋁合金        2024            290                        480                        74                        2.75                        175
                    6061            340                        440                        73                        2.7                          163
                    7075            510                        560                        73                        2.8                          200


鎂合金        AZ31B        159                        248                        46                        1.77                       140

鈦合金        退火            880                        950                        105                      4.5                         211
Ti-6Al-4V    加工硬化    1260                      1390                      105                      4.5                         309

PE                低密度                                  6-17                       0.2                        0.92                  6.5-18.5
                    高密度                                   20-37                    1.2                       0.96                  20.8-38.5

PU               強化長纖維                           250                        20                       1.5                          167

Nylon          Zytel 70G431                         207                        20                        1.51                        137

玻璃纖維    基材Polyester                        206-344                103-310                1.5-2.1                57-172
碳纖維       平行纖維方向                       1860                      145                       1.55                        1200
                   垂直纖維方向                       65                          9.4                        1.55                           42

 

1.鋁合金: 相當優秀的底座材料,質輕,強度高。且剛性大代表施力時底座變形量微小
,力量傳遞較直接,能量損失較少。多數的曲棍球鞋及競速鞋都選用鋁合金
為底座材料。
鋁合金種類繁多,大致上分鑄造鋁合金及鍛造鋁合金,鑄造鋁合金強度不良
,約為鍛造鋁合金的3分之1。鍛造鋁合金較好的是6系列及7系列,製造程序
上先擠製成型,以銑床加工至最後尺寸,再作表面處理。

2.鎂合金: 重量比鋁合金輕,但比強度較鋁合金小。應用上,適合當隨身聽、手機、相
機的外殼,較不適合當直排輪鞋的底座,因強度較差。鎂合金質脆、較難成
型,製造成本較高。

3.鈦合金: 最棒的底座材料,比強度超高,剛性也非常大,耐腐蝕性比不銹鋼還好。因
為常溫時成型困難,擁有成型技術的廠商不多,所以價格超級昂貴。

4.PE: Polyethylene聚乙烯,塑膠袋材料,常用於299元的直排輪鞋底座,一跳就斷

5.PU: Poly urethan聚氨基甲酸乙酯。PU是常見的塑膠材料,從軟到硬都有,軟的
如直排輪鞋的輪子,操場的PU跑道。PU的強度在塑膠中算很好,耐磨性也很
好,價格便宜,製造容易,適合當休閒鞋的底座材料。

6.Nylon: 尼龍,工程塑膠的一種。較有名的是杜邦公司開發的Zytel,因歷史悠久,強
度不錯,也是休閒鞋良好的底座材料。

7.玻璃纖維:將玻璃融化後抽成細絲,編織成細線,最後再用熱固性塑膠膠結而成。因為
纖維的強度高,所以可以承受很大拉力。複合材料的強度和纖維排列方向有
很大的關係,且通常應用在受張力的地方。因底座大部分的受力是壓力,使
用複合材料不太吻合。另外,因複合材料製造過程麻煩,所以價格較貴。

8.碳纖維: 將PAN壓克力加熱至攝氏1500度以上,壓克力會碳化成細絲。再將此細纖維膠
結上一層熱固性塑膠(通常是epoxy環氧樹脂),就成為碳纖維複合材料。材料
的性質比玻璃纖維優良,價格也更貴。


Reference:
[1]William F.Smith,"Foundations of Materials Science and Engineering",
McGraw-Hill Book Company , Ch.7.
[2]S.Kalpakjian,"Manufacturing Engineering and Technology",
Addison-Wesley Publishing Company,3rd Edition.
[3]黃振賢,"機械材料",文京圖書有限公司(1995),第四章.

引用出處:

 

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豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)精密HSSエンドミルのR&D

(2)Carbide Cutting tools設計

(3)鎢鋼エンドミル設計

(4)航空エンドミル設計

(5)超高硬度エンドミル

(6)ダイヤモンドエンドミル

(7)医療用品エンドミル設計

(8)自動車部品&材料加工向けエンドミル設計

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)生活産業~ハイテク工業までのエンドミル設計

(2)ミクロエンドミル~大型エンドミル供給

(3)小Lot生産~大量発注対応供給

(4)オートメーション整備調達

(5)スポット対応~流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。   

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт  www.tool-tool.com  для получения большей информации.

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