核心提示：夾層結構復合材料芯材制造技術(shù)在多領(lǐng)域具有重要價(jià)值。夾層結構復合材料具有典型的高比強度、高比剛度的特點(diǎn)，其結構設計方案是

夾層結構復合材料芯材制造技術(shù)在多領(lǐng)域具有重要價(jià)值。夾層結構復合材料具有典型的高比強度、高比剛度的特點(diǎn)，其結構設計方案是將面板的高強度和高模量與夾芯的低密度和高剛性有機結合起來(lái)，在航空、航天、船舶、軌道交通和電子等領(lǐng)域中有著(zhù)極其重要的應用價(jià)值。目前應用到夾層結構復合材料中的芯材主要是芳綸紙蜂窩、鋁蜂窩和合成泡沫。芳綸紙蜂窩包括間位芳綸紙蜂窩及對位芳綸紙蜂窩，由美國杜邦(DuPont)公司先后研制成功的間位芳綸紙和對位芳綸紙制備而成，具有高強度、高剛度、低密度、良好的自熄性能、優(yōu)異的絕緣性能以及優(yōu)良的化學(xué)惰性等特點(diǎn)，已大量應用于航空航天結構和功能復合材料以及具有特殊要求的其他領(lǐng)域中。芳綸紙蜂窩的廣泛應用，推動(dòng)了芳綸紙國產(chǎn)化的進(jìn)程，目前國內煙臺美士達特種紙業(yè)公司、深圳昊天龍邦公司和華南理工大學(xué)等單位先后突破了纖維原纖化和纖維在漿粕中分散等關(guān)鍵技術(shù)，制備出了YT系列間位芳綸紙、HKD和PTF系列對位芳綸紙，可小批量穩定生產(chǎn)。

用這幾個(gè)系列國產(chǎn)芳綸紙制造的芳綸紙蜂窩已在多個(gè)型號上得到應用，實(shí)現了芳綸紙蜂窩主要用原材料國內自主保障的目標。芳綸紙蜂窩芯是由芳綸紙經(jīng)過(guò)涂膠、疊合、熱壓、拉伸定性、浸漬樹(shù)脂、固化和片切等工序加工制作而成的夾芯材料，目前主要的芳綸紙蜂窩芯的制備工藝流程如圖所示。涂膠技術(shù) 在芳綸紙蜂窩的制備工藝中，涂膠工序是制備芳綸紙蜂窩的關(guān)鍵工序，對蜂窩的孔格規整性以及節點(diǎn)強度有著(zhù)至關(guān)重要的影響。中航工業(yè)復材先后研發(fā)了兩臺寬幅自動(dòng)涂膠機，能夠在36英寸寬度的芳綸紙進(jìn)行涂膠，并實(shí)現了膠液自動(dòng)循環(huán)，膠液黏度自動(dòng)檢測，自動(dòng)收卷等功能，降低了生產(chǎn)成本，保證了蜂窩孔格規整性，工作效率得到大幅度提升。疊合技術(shù) 疊合定位的準確性與芳綸紙蜂窩孔格的規整性有密切的聯(lián)系，中航工業(yè)復材自主研發(fā)了國內第一臺自動(dòng)疊合機，采取圖像定位方法，提高了膠線(xiàn)定位的準確性，精確度在?0.05毫米之內，相比人工疊合蜂窩的孔格規整性大大提高。此外，自動(dòng)疊合的速度可達到360張/小時(shí)，是人工的1.5倍左右。

自動(dòng)疊合技術(shù)既提高了疊合的精確性又提高了生產(chǎn)效率，是保證芳綸紙蜂窩生產(chǎn)高效性和質(zhì)量穩定性的關(guān)鍵技術(shù)。大高度蜂窩拉伸定型技術(shù) 在蜂窩拉伸定型工序，中航工業(yè)復材自主研發(fā)了可拉伸36英寸高度的蜂窩的拉伸機及工裝，配合垂直送風(fēng)烘箱，采用接近芳綸紙的玻璃化轉變溫度的高溫定型工藝，取得了良好的定型效果，改善了蜂窩使用的尺寸穩定性，而且蜂窩浸膠后無(wú)須采用工藝裝備即可進(jìn)行固化，省去了固化前的準備工作，節省了勞力與時(shí)間。浸膠固化技術(shù) 蜂窩的浸膠工序主要是對蜂窩的密度進(jìn)行控制，密度控制不好將直接影響蜂窩芯材的成品率，中航工業(yè)復材研制的全自動(dòng)浸膠機已完成全面工藝試驗，現已投入生產(chǎn)。多年來(lái)，影響蜂窩芯材外觀(guān)、性能和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵工序浸膠，國內一直以半機械輔以手工的方式進(jìn)行。該自動(dòng)浸膠機的浸膠部分采用高精密導軌導向，由數控系統控制伺服電機完成蜂窩芯材浸膠的全部工藝動(dòng)作，數控系統對蜂窩浸膠工藝中的浸泡、提升、叉接、翻轉、移料、稱(chēng)重等全部過(guò)程實(shí)現自動(dòng)控制。

并配備了液位檢測系統、膠液循環(huán)系統、黏度檢測系統、膠液溫度控制系統，經(jīng)數據轉換和計算機處理后能實(shí)現溶劑的及時(shí)補充和浸漬樹(shù)脂的配置。該設備的控制技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)出的蜂窩芯材密度均勻性好，該設備的投產(chǎn)對提高蜂窩芯材質(zhì)量和產(chǎn)量的效果顯著(zhù)。在芳綸紙蜂窩固化方式上，烘房采用導向式水平送風(fēng)方式，這樣熱風(fēng)直接穿過(guò)蜂窩孔格，有利于將樹(shù)脂固化時(shí)所產(chǎn)生的熱量從蜂窩孔格內排放出來(lái)，保證固化的安全性和均勻性，而且效率較高。加工技術(shù) 在加工工序，利用先進(jìn)的片切機和專(zhuān)用鋸條，可以做到對芳綸紙蜂窩高度尺寸精確控制，公差保證在?0.10毫米以?xún)?，另外，立式帶鋸和斜式帶鋸的應用不僅使芳綸紙蜂窩產(chǎn)品外觀(guān)更加美觀(guān)，也將復雜的異型截面變?yōu)榭赡?，為蜂窩產(chǎn)品的應用打開(kāi)了更寬闊的思路。芳綸紙蜂窩是應用于復合材料夾層結構的典型芯材，常用于前緣蒙皮、活動(dòng)面蒙皮壁板、全高度蜂窩夾層結構操縱面、雷達罩以及梁、肋的腹板等。

芳綸紙蜂窩具有優(yōu)良的工藝設計性能，與其他材質(zhì)蜂窩芯相比，還具有與各種樹(shù)脂體系良好的相容性，與各種材料的蒙皮都能很好地黏結，適用于多種成型工藝，以制備出不同形狀的夾層結構件。芳綸紙蜂窩的成型工藝參數主要取決于蒙皮材料和粘接材料，一般壓力不大于0.5MPa，固化溫度不大于200℃。中航工業(yè)復材在芳綸紙蜂窩關(guān)鍵技術(shù)的突破基礎上，集成創(chuàng )新，已建成一條各工序基本實(shí)現自動(dòng)化、具有國際先進(jìn)水平的芳綸紙蜂窩生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)能達到5000立方米/年。目前，中航工業(yè)復材研制生產(chǎn)的各種類(lèi)型芳綸紙蜂窩已廣泛應用于飛機結構，并在航天、電子、船舶、軌道交通和體育用品等多領(lǐng)域得到廣泛應用，占有國內芳綸紙蜂窩市場(chǎng)份額的80%以上。隨著(zhù)制造技術(shù)的提升，芳綸紙蜂窩質(zhì)量更加穩定，吸引了國外航空市場(chǎng)的密切關(guān)注，波音、諾單、DIEHL等國外公司先后到訪(fǎng)中航工業(yè)復材尋求合作。其中諾單公司對中航工業(yè)復材公司生產(chǎn)的芳綸紙蜂窩進(jìn)行全面認證，并給出結論：中航工業(yè)復材制造芳綸紙蜂窩各項性能及穩定性與國外著(zhù)名蜂窩廠(chǎng)商制造的蜂窩相當。諾單公司已向中航工業(yè)復材發(fā)出訂單。

美國雅琦公司已與中航工業(yè)復材合作，成為中航工業(yè)復材蜂窩代理商。今后兩年，由中航工業(yè)復材生產(chǎn)的芳綸紙蜂窩將陸續通過(guò)國外相關(guān)公司的認證，全面進(jìn)入國際航空市場(chǎng)。鋁蜂窩制造技術(shù)：中航工業(yè)復材具備所有規格耐久鋁蜂窩芯材制造能力及根據客戶(hù)要求進(jìn)行耐久鋁蜂窩芯材定制的能力，擁有多項處于國內領(lǐng)先的關(guān)鍵技術(shù)：大幅寬、高密度耐久鋁蜂窩芯材涂膠壓制技術(shù) 經(jīng)過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)，中航工業(yè)復材已突破密度為170kg/m3的大高度耐久鋁蜂窩芯材涂膠、壓制技術(shù)，HB 5443-90夾層結構用耐久鋁蜂窩芯材規范內最高密度為140kg/m3。高密度、大高度、大尺寸耐久鋁蜂窩芯材拉伸技術(shù) 鋁蜂窩主要通過(guò)耐腐蝕底膠浸漬、涂膠、疊合、壓制、拉伸等工序制作而成，經(jīng)過(guò)多年技術(shù)積累，中航工業(yè)復材實(shí)現了國內最大高度、尺寸、密度耐久鋁蜂窩芯材制造。中航工業(yè)復材擁有用從鋁箔表面處理到蜂窩疊層板切割、拉伸及后續夾層結構制造的全套生產(chǎn)設備，該套設備具有自動(dòng)化程度高，控制精度好等特點(diǎn)，整套設備處于國內領(lǐng)先水平。整條耐久鋁蜂窩芯生產(chǎn)線(xiàn)年產(chǎn)能約為50噸。

PMI泡沫制造技術(shù)——同密度的情況下，PMI泡沫具有比其他聚合物泡沫材料更高的抗壓縮強度和剛度、更優(yōu)異的耐高溫和耐濕熱性能、以及更好的抗高溫蠕變性能和尺寸穩定性。其突出的耐熱性能和高溫下優(yōu)異的抗蠕變性能使其能承受碳纖維/環(huán)氧、碳纖維/雙馬等樹(shù)脂復合材料的高溫固化工藝條件，可實(shí)現泡沫夾芯與預浸料的一次共固化，廣泛應用于復合材料泡沫夾層結構件的制造。中航工業(yè)復材通過(guò)技術(shù)引進(jìn)的方式已經(jīng)掌握了PMI泡沫預聚板成型技術(shù)、PMI泡沫發(fā)泡技術(shù)、后處理技術(shù)和加工技術(shù)等四項關(guān)鍵技術(shù)，所生產(chǎn)的PMI泡沫質(zhì)量在國內處于領(lǐng)先地位，力學(xué)性能與Degussa泡沫的力學(xué)性能基本相當，設計年生產(chǎn)能力為1000m3水平。優(yōu)秀的團隊是推動(dòng)蜂窩生產(chǎn)技術(shù)的奠基石。中航工業(yè)復材蜂窩及芯材事業(yè)部團隊專(zhuān)業(yè)性強，經(jīng)過(guò)長(cháng)期建設，本團隊已有成員30人，其中研究員2人，高級工程師6人，技師3人；1人擁有博士學(xué)位，6人有研究生學(xué)位，6人有學(xué)士學(xué)位。

本團隊先后承擔了多項國家科研課題：中、高密度蜂窩的研制，直升機用國產(chǎn)芳綸紙蜂窩工程化研究、高性能?chē)a(chǎn)芳綸紙蜂窩研制等多項型號攻關(guān)和科研課題，完善了芳綸紙蜂窩的種類(lèi)和規格，突破了多種牌號規格的國產(chǎn)芳綸紙蜂窩的制造技術(shù)，擺脫了國外對芳綸紙技術(shù)封鎖的束縛，實(shí)現了國產(chǎn)芳綸紙蜂窩的批量生產(chǎn)。蜂窩及芯材生產(chǎn)團隊有著(zhù)和諧的工作氛圍和較強的凝聚力。團隊中，多名成員是國內蜂窩制造技術(shù)的奠基人，從20世紀80年代國內蜂窩材料開(kāi)始研制時(shí)便一直從事蜂窩的研究生產(chǎn)工作，有著(zhù)豐富的蜂窩生產(chǎn)經(jīng)驗和豐碩的研究成果，其嚴謹的態(tài)度、踏實(shí)的工作作風(fēng)對中青年成員起到了極好的示范效應。在團隊建設中，經(jīng)常舉辦“工作經(jīng)驗交流會(huì )”，團隊成員間的經(jīng)驗得以自由交流，工作中的問(wèn)題得到及時(shí)充分的交流和啟發(fā)，在寬松、和諧的氛圍中，實(shí)現團隊的整體進(jìn)步。