Thermoplastic composites have, since their advent 15 years ago, provided aircraft manufacturers with a strong, resilient structural composite. Aerospace design permittable databases are available for commercial and military applications.
The commercial side occupies the larger volume of applications, with structural applications ranging from leading edges to engine pylon doors to beams and brackets. Uses are highly variable, applied in a broad spectrum from interior galleries and overhead bins to sound suppression structure on aircraft engine nacelles.
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图片来源：Toray高级复合材料GydF4y2Ba
OEM’s have recently renewed the interest in thermoplastics. A variety of key reasons are driving this trend, all encouraging the selection of thermoplastic composites.
Primarily, the fabrication of very low void content thermoplastic structure without using an autoclave is becoming possible due to automation solutions and the development of very low void thermoplastic unitapes. Composite part production has been advanced by novel machine technologies developed by equipment and part vendors, such as ACM/Experion, Automated Dynamics, Cutting Dynamics and Fiberforge.
其次，通过电阻或感应焊接技术融合热塑料的能力是通过固定固定器消除成本和体重来最大程度地减少成本和重量的可行方法。例如，使用感应焊接制造了湾流的Gulfstream通过Fokker Aerostructures的G650商务喷气机的尾部组件。这种结构达到了10％的节省重量，而20％的人比热固件复合结构降低了成本。GydF4y2Ba
最后，转移到复合机场需要去除金属结构支架，并带来电腐蚀的相关作用。热塑性复合材料提供结构性特性和极度的阻燃性。除此之外，它们还为通过压缩成型或热成型生产多个金属支架提供了具有成本效益的程序。GydF4y2Ba
几种新兴的自动化解决方案需要高稠度，低空含量的热塑性预处理材料。欧洲杯足球竞彩快速生产自动化胶带解决方案从低空含量磁带中获利，这导致材料具有浸渍良好的牵引和特征性低的void含量作为起始材料。欧洲杯足球竞彩GydF4y2Ba
今天在航欧洲杯足球竞彩空航天中使用的材料和材料形式将是本文其余部分的重点，特别关注所使用的生产方法。GydF4y2Ba
聚合物Technology
热塑性聚合物可以分为两类：无定形和半晶。GydF4y2Ba
无定形热塑料子类别没有晶体结构。在玻璃过渡温度下方（t）GydF4y2BaGGydF4y2Ba）聚合物分子是固体，而在t上方GydF4y2BaGGydF4y2Ba分子有足够的能量相对于彼此移动。GydF4y2Ba
At this temperature, the polymers can be molded. Usually, the temperatures at which the amorphous thermoplastics can be molded are closer to their TGGydF4y2Ba比半晶聚合物。但是，应注意，无定形热塑性塑料对某些溶剂的耐药性较弱。GydF4y2Ba
在半结晶聚合物中，在某些区域中，聚合物人群在晶体晶格中紧密合在一起，但也是无定形的区域。该部分形成过程中使用的聚合物类型和冷却速率决定了特定零件的结晶度。GydF4y2Ba
与无代热塑性聚合物亚型一样，半晶聚合物具有TGydF4y2BaGGydF4y2Ba无定形相具有足够的能量开始移动的地方。也有熔体温度（tGydF4y2BamGydF4y2Ba）晶体结构分解。GydF4y2Ba
The Main Thermoplastic Used in Composites Today
- 聚乙醚 - 酮（PEEK） - 半晶结构GydF4y2Ba
- Poly-ether-ketone-ketone (PEKK) – a semi-crystalline structure
- 聚乙醚 - 酰亚胺（PEI） - 无定形结构GydF4y2Ba
- Poly-phenylene-sulfide (PPS) – a semi-crystalline structure
- 尼龙 - 可以是无定形或半晶结构GydF4y2Ba
Material Forms
热塑性材料类型有三种材料形式。其中一个是织物预熟书，它使用常见的碳或玻璃纤维编织材料，并与织物合并的热塑性树脂。这样的材料欧洲杯足球竞彩有些符合，主要用于大型连续结构，例如领先的边缘，尾电梯，襟翼等。GydF4y2Ba
树脂主要在织物的表面上，浸渍发生在高温高压釜中，因此这些材料通常称为“半pregs”。欧洲杯足球竞彩Toray在品牌CETEX下提供了许多材料，这些材料使用碳或玻璃纤维面料以及各种树脂，例如PPS，PE欧洲杯足球竞彩EK，PA，PA和PEI树脂。GydF4y2Ba
另一种材料形式是增强热塑性层压板。作为多层层压板，它们有一到20层，范围从4英尺到12英尺。高压和高温热成型循环用于使RTL层压较高的粘度热塑性树脂的良好纤维束浸渍。GydF4y2Ba
生产零件时，RTL层压用户可以立即移动到短周期的热成型过程。在几分钟之内，可以在陶瓷加热器下加热层压板。GydF4y2Ba
It is then transported to a place where thermoforming process complex bits can be formed (rib stiffeners) in under five minutes. OEM’s typically write their specifications with many different orientations, fabric, and resin forms, permitting users to refer by grade, class, resin and orientation. The materials are called Cetex RTL by Toray, where RLT is short for reinforced thermoplastic laminate.
第三材料形式是热塑性木材。通常，宽度范围从八分之一英寸的狭缝胶带（或切割成型化合物）到宽至6到12英寸。这种材料形式非常有益，因为它可以利用自动胶带铺设和最有效的纤维放置设备。2020欧洲杯下注官网GydF4y2Ba
通过胶带铺设，连续的压缩成型或纤维胶带放置（原位），该表格可提供更广泛的自动化解决方案。这些产品由Toray提供，以“ CETEX Thermo-Lite”品牌名称提供。GydF4y2Ba
当今热塑性复合材料的状态GydF4y2Ba
几十年来，热塑性复合材料已成功实施。热塑性塑料具有几个优势：GydF4y2Ba
- 良好的耐用性和抵抗力GydF4y2Ba
- 使用短周期时间热成型零件生产方法的能力GydF4y2Ba
- Storage capable at room temperature allowing the production of large structures without the restrictions of out-time constraints
- 有限的水分吸收GydF4y2Ba
- 阻燃性GydF4y2Ba
- Capacity to re-form parts
- 非常低的void含量GydF4y2Ba
- Options to part production without using autoclaves
与热器相比，热塑性复合材料有缺点，例如：GydF4y2Ba
- Higher temperatures during processing
- 初始原材料成本与热眠者相比是原始成本GydF4y2Ba
- 通常成本更高的工具GydF4y2Ba
- Conventional part maker inexperience with current thermoplastic composite processing options
One of the primary worries when using composites for structural purposes is its ability to absorb energy without cracking upon impaction, or the resistance to crack propagation if there are miniscule flaws within the part. In general, thermoplastics are tougher than thermoset counterparts. This is an important advantage, given that composites often show no surface damage even if the interior is damaged.
在复合材料中，可以进行内部裂纹而不会损坏。因此，一个不太容易受到破坏并且可以抵抗裂纹生长的矩阵系统是有利的。热塑性塑料在标准航空航天测试中表现出更高的韧性，例如在撞击后压缩以及在模式I（打开模式）和模式II（滑动模式）测试中传播裂纹所需的能量量。GydF4y2Ba
在室温下存储GydF4y2Ba- 鉴于在热塑性复合材料中没有化学反应，因此在室温下不会降解预化合物，因此可以将其保存在那里。因此，消除了冷藏和冷运输，通常使热塑性复合使用的物流难以难以消除。此外，它消除了一个因素，从而可以实现更复杂的零件。GydF4y2Ba
重建GydF4y2Ba– Thermoplastic materials can be re-formed since they can be repeatedly heated and cooled without an effect on their properties. It also allows for the recycling of materials, as parts can be split and used as feed materials in other processes such as injection molding or compression molding.
Higher processing temperatures- 在使用聚合物时，在玻璃过渡温度上方的处理聚合物是使用热塑性复合材料时的问题之一。使用聚合物时，通常将玻璃过渡温度视为使用温度。下表总结了不同热塑性聚合物的工艺温度和玻璃过渡温度。GydF4y2Ba
表格1。GydF4y2Ba复合材料中使用的热塑性聚合物GydF4y2Ba
| 聚合物GydF4y2Ba |
TGGydF4y2Ba |
过程温度GydF4y2Ba |
形态学GydF4y2Ba |
| 窥视GydF4y2Ba |
290°F（143°C）GydF4y2Ba |
715° - 740°F（380°-395°C）GydF4y2Ba |
半晶GydF4y2Ba |
| PEI |
423°F (217°C) |
575° - 625°F（300°-330°C）GydF4y2Ba |
无定形GydF4y2Ba |
| ppsGydF4y2Ba |
192°F（89°C）GydF4y2Ba |
550° - 620°F（290°-325°C）GydF4y2Ba |
半晶GydF4y2Ba |
| 佩克GydF4y2Ba |
312°F (156°C) |
645° – 690°F (340° - 365° C) |
半晶GydF4y2Ba |
| 尼龙 - 11GydF4y2Ba |
108°F（42°C）GydF4y2Ba |
360° – 400°F (180° - 205° C) |
半晶GydF4y2Ba |
| 尼龙 - 6GydF4y2Ba |
116°F（47°C）GydF4y2Ba |
415° – 450°F (210° - 230° C) |
半晶GydF4y2Ba |
工具GydF4y2Ba- 金属工具通常用于热塑性零件，因为处理过程中所需的温度较高，并且在某些形成过程中使用的压力更高。最初，这可能会更加昂贵，但是，可以在原型制作过程中使用铝工具。这有助于通过降低成本和交货时间进行调解。通常建议使用钢工具进行生产应用。GydF4y2Ba
Other Considerations Associated with Thermoplastics
半晶热塑性塑料在其结晶度水平上是独一无二的，并且对其性质产生了影响。可以使用常见的分析设备（例如差分扫描量热仪或DSC）轻松测量结晶度。2020欧洲杯下注官网GydF4y2Ba
对于大多数热塑性塑料，较低的结晶度与韧性增加有关，但也增加了溶剂的脆弱性。工程热塑料具有快速结晶速率是很常见的，这意味着在标准生产过程中发现的冷却速率范围内，零件中结晶度的程度几乎不会偏离。GydF4y2Ba
如何将复合结构连接到结构的其他部分也是一个重要问题。热塑性塑料具有多种方法，通过与热固性复合材料或许多焊接技术相似的方式粘合粘合。GydF4y2Ba
在焊接过程中，需要将粘结线加热至处理温度以软化材料。为了防止分层，加热区域应保持压力。可以使用多种技术（例如诱导，抗性，摩擦，超声波和激光）施加热量。GydF4y2Ba
制造过程GydF4y2Ba
Cost effective thermoplastic production is being facilitated by improvements in automated techniques. These improvements address the desire of the composite industry to lessen composite part processing costs.
由于热塑料的性质，现在有几种技术可以使零件更快，更便宜。在处理温度下，它们迅速形成。没有化学反应，这意味着经典的热塑性巩固循环必须使材料在加工温度处保持足够的时间，以使整个部分达到加工温度。GydF4y2Ba
大多数热塑性塑料可以使用快速周期时间的压力机将其模制成形状。各种公司正在开发自动化技术，以提高制造速度和热塑性零件的质量。一些最受欢迎的技术是：GydF4y2Ba
- 自动纤维放置和胶带放置GydF4y2Ba
- 某些公司使用热塑性复合折叠和狭缝胶带来制造零件。在这里，将胶带放置在压力和温度下的mandrel或工具上，将其放置时巩固材料。这意味着不需要其他处理。GydF4y2Ba
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光纤。图片来源：Toray高级复合材料GydF4y2Ba
- 所用的单位形状需要具有较低的空隙含量，因为它是相对较低的压力过程。用于生产热塑性型晶管的Toray技术除了出色的聚合物分布外，还可以固有地提供低空。下面的显微照片显示了在低压下产生的热塑性固定层层压板。GydF4y2Ba
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A cross section photo showing Toray’s TC1200 PEEK unitape laminates. Note the very even resin distribution around the carbon fiber tows and the low void content in the laminate. Image Credit: Toray Advanced Composites
- Thermoforming
- 用于热塑性复合材料和非增强塑料的热成型过程是类似的。该过程涉及加热合并的热塑性层压板到加工温度。这通常是使用红外加热器完成的，这可能需要几秒钟或几分钟的时间才能使零件变暖到正确的温度。然后，该零件被移至邮票站，该零件由雄性和女性模具形成。热成型过程通常需要少于五分钟。GydF4y2Ba
- 机器人上篮GydF4y2Ba
- 可以通过机械快速完成设计的纤维方向上的热塑性胶带。使用局部加热源，将圆圆固定在一起，从而产生可以将其压缩并将其热成型分成部分的空白。GydF4y2Ba
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ACM/经验。图片来源：Toray高级复合材料GydF4y2Ba
- Continuous compression molding (CCM)
- CCM是一种自动化的半连续生产工艺，具有使用热塑性复合材料产生高度形状的轮廓或基本无限长度的平面面板的能力。GydF4y2Ba
概括GydF4y2Ba
结构复合材料的分支有许多材料选项。目前，找到更便宜的生产技术来帮助最大程度地减少零件成本是综合行业的主要重点。这部分是通过不需要高压釜生产零件的过程来实现的。当由热塑性聚合物加强复合材料时，它为设计师和制造工程师提供了几种选择，以快速可靠地制作零件。GydF4y2Ba
Thermoplastics will carry on finding more applications with its additional advantages of toughness, the capability to join structures by welding, storage at room temperature, near unrestricted shelf life, and new advances in automation.
此信息已从Toray Advanced Composites -Aerospace提供的材料中采购，审查和改编。欧洲杯足球竞彩GydF4y2Ba
有关此来源的更多信息，请访问Toray Advanced Composites -Aerospace。GydF4y2Ba