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蜂窝夹芯或蜂窝芯材。是蜂窝结构材料夹于两块蒙皮之间的』怂子。
称用浸渍树脂胶液改性环氧胶勃刘或改性酚醛胶郭剂等为胶接材料的片材(如纸、玻璃布、金属箔等)做成蜂窝状,作为夹层结构的轻质芯材。广义的蜂窝芯格子有六六角形的蜂窝芯稳定性角形、菱形、矩形和正弦曲线形等。正高,制造简便应用最为普遍。其结构描述参数主要是;边长、壁厚、蜂窝高度及齐量。蜂窝芯按其材料的不同分为铝蜂窝芯、玻璃布蜂窝芯、芳纶纸蜂窝芯等。因所用材料不同,其性能特点也不同。铝蜂窝芯:力学性能好、耐久性好、导热,_上艺戊熟但复杂,与碳纤维复合材料面板直接接触时会出现电化学腐蚀,除用作夹层结构芯外,还被用I-有关热交换电器设备。芳纶纸蜂窝芯:重量轻,有足够高的压缩、剪切强度和良好的疲劳强度、介电性能和透电磁波性能,成本较高。玻璃布蜂窝芯,电绝缘性能和透电磁波性能优良,与芳纶纸蜂窝相比,容重大,但成本低。蜂窝结构芯子具有非常高的强度和刚性,广泛用于现代造船、航空,航天工业方面
超弹性蒙皮蜂窝芯的设计及等效模量研究
可变形机翼的蒙皮需要有很高的各向异性,在特定方向具有较低的弹性模量而在其他方向具有较高的气动承载能力,为此设计了一种柔韧性较好、特定方向模量低且承载能力较强的新型超弹性蒙皮结构,对其蜂窝芯单元的力学性能进行了理论计算和有限元分析,并对不同几何参数单个蜂窝芯单元体和多个蜂窝芯单元体进行了轴向刚度测定试验,最后通过理论仿真和试验的对比分析,得到了该超弹性蒙皮蜂窝芯结构轴向刚度的等效模量近似工程计算公式。
卫星结构用PVC泡沫芯与铝蜂窝芯夹层板的比较
卫星结构用PVC泡沫芯与铝蜂窝芯夹层板的比较
蜂窝芯材有金属蜂窝芯材和非金属蜂窝芯材两大类。金属蜂窝芯材主要是铝合金蜂窝芯材。非金属蜂窝芯材有玻璃布蜂窝芯材、纸蜂窝芯材和Nomex蜂窝芯材等。纸蜂窝芯材由于其性能较低,在飞机结构中基本不用。
蜂窝芯材的孔格形状以六角形为主,也有经过过拉伸处理的蜂窝芯材,其孔格形状则呈长方形,见图3-1中(b)。在实际应用中,大部分是六角形蜂窝芯材,过拉伸蜂窝芯材主要应用于具有单曲面的夹层结构制件中。
蜂窝芯材的制造(以玻璃布蜂窝为例)
一、玻璃布的选择
由于玻璃布厚度大,用其制得的蜂窝芯材孔格壁卑、强度高,但容重也增大(见表4-75)。
一般选用未脱蜡的无碱平纹布,有利于其经纬纱相对位置的稳定,并且可以避免在涂芯条皎时胶液渗到玻璃布背面而影响孔格的规整。
二,胶粘剂
制备蜂窝芯材用胶有芯条胶和浸渍胶两种。如图4-78所示, “A”为芯条胶粘结处。浸渍胶为芯材固化成型用胶。
芯条胶应有足够韧性和一定耐热性,使蜂窝芯能有足够的节点强度,以免在夹层固化成型时,由于内部增压而导致节点开裂。一般要求节点强度不低于0.1MPa。芯条胶还应有相当的剪切强度,以防在压力作用下固化时产生失稳现象,此外还要求有良好的耐工艺介质性能(在工艺过程中可能接触的溶剂、化学试剂)。
作为蜂窝芯,一般可以选用环氧树脂胶液(室温或热压固化)、聚乙烯醇缩醛(热压)或聚醋酸乙烯酯。聚醋酸乙烯酯无毒、价廉、可在室温下固化,加热时也能加速固化,但因本身易溶于苯乙烯,故不能用于聚酯树脂胶爪浸渍的蜂窝芯。对Noraex蜂窝芯通常用环氧胶。
用纸、布、玻璃布、Nomex纸制成的蜂窝叠块,按要求的芯层高度加工成一定宽度的蜂窝条材并拉伸成孔格形状盾,必须浸渍树脂胶液,达到增强、固定的作用。这种树脂胶液,一般用溶剂稀释成便于浸浈施工的浓度,并通过控制浸渍次数及每次浸渍的时间来调节蜂万芯的容重及其最终性能。根据使用性能要求,可选择酚醛、耐热环氧、聚酯树脂胶液。
三、蜂窝芯材的制造设备
目前生产蜂窝芯材广泛使用胶接拉伸法,其工艺流程如图4-80。
涂芯条胶可用手工法或印胶式自动涂胶机和双槽辊式蜂窝芯制造机。
印胶式自动涂胶机的结构如图4-105所示。工作原理是:玻璃市从放布简l引出后,经过张紧辊2,到印胶辊3,在布的一面涂胶,兰导向辊后到第二道涂胶辊,并在布的另一面涂胶,然后经过加热器7,在水平导向辊6处与未涂胶玻璃布迭合,一起卷绕到收布卷筒8上,当收卷到要求数量时取下,经热压固化后,切成蜂窝条备用。
印胶辊的构造见图图4-105。胶液通过带胶辊和递胶辊传到印胶辊的凸环上而留在玻璃布上。若胶条宽度为a,则相邻两胶条的间距为4a,两道印胶辊的凸环错位2a。图4-105中,凸环的设计宽度一般略小于孔格边长。
玻璃布的运动方向与印胶辊转向一致者称为印胶法,苦相反则称为擦胶法,后者胶八对玻璃布的压力小,不易透胶。
印胶式自动涂胶机结构简单,生产效率高,质量易于控制,常用于大规模生产。
双槽辊式蜂窝芯制造机的工作原理见图4-107。带胶的印辊转动后,依靠压辊的压紧,使连续带胶的印胶辊在玻璃布下面印上胶条。上下两个印胶辊的轴线平行,并在水平位置上错位2a,如前所述。
四、工艺质量控制
涂胶过程中要注意控制胶条的宽度、厚度和胶条间的平行度。如果玻璃布运行不稳,涂胶辊对玻璃布的接触压力不足或过大,以及胶液粘度过高或过低,都会造成胶条的漏涂或透胶而影响蜂窝质量。
玻璃布的收卷必须松紧一致,平面无皱,以保持胶条平行,减少错位误差,从而保证蜂窝格孔的规整性。
固化时,压力过大会产生透胶,温度过高或压力偏低会影响胶接质量,这都会在拉伸蜂窝条时出现拉不开或粘接不牢的问题而影响蜂窝质量。
压制好的蜂窝芯材在用于夹层结构前,用切纸机按所需芯材的高度切成一定宽度的条材,然后将其拉伸呈蜂窝孔格形状,置于浸胶槽内,用合适浓度的浸渍胶浸渍1~2分钟。蜂窝壁材料须浸透,可以采用多次浸渍以控制一定的容重和强度。
浸渍后,根据需要在平板或成型模上加热固化定形后,即可用于夹层结构的干法成型。对于聚酯树脂体系浸渍的芯材,在浸渍固化后即可直接用于夹层结构(湿法成型)。
制造大面积或异形产品时,为满足外廓尺寸的要求,有时需进行拼接。可取少量胶液涂在拼接处,用夹子(加热或无需加热)固定以施加压力,胶液固化后即可(见图4-108)。