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淺析DIAB真空導流“三明治”夾芯理念和實踐

2010-04-20 來源:常州天馬集團有限公司市場信息部 瀏覽數:2699

    夾芯結構材料用于玻璃鋼夾層,形成“三明治”夾芯結構物,現已大量應用于船艇領域。據從事夾芯結構材料技術前沿的瑞典DIAB公司表述,五十多年來,無數船艇的制造不斷地采用了夾芯結構材料,其種類涉及到游艇、快艇、救生艇、賽艇、各類工作艇、漁船、渡船、軍用艦艇、海岸巡邏艇等,從而達到和實現了在速度、強度、可靠性、舒適、高效率和使用壽命等性能上的高水平。當前,全球面臨低碳經濟,船艇采用夾芯結構的設計制造,在提高航速、節約能源、減少排放等方面實現了真正的“低碳”,因此,船艇領域采用夾芯結構設計是理想和必然的選擇。
    將夾芯結構應用到船艇設計制造中,真空導流工藝是關鍵技術。在全球夾芯結構材料的制造供應商中,唯有DIAB持有Core Infusion技術注冊商標的真空導流技術。三十年來,“DIAB科技”充分利用夾芯結構的理念,以其的經驗和專業知識參與了全球各類船艇制造的技術支持,從結構設計、鋪成設計、工藝設計到現場的培訓、生產和測試指導,形成了完整的全方位的服務體系。
    在真空導流的工藝過程中,樹脂的流動需要遵循的基本原則是---全面性、均勻性、可控制性,這三方面是我們設計樹脂流動策略(流道)的出發點。樹脂流道的設置一般分為以下幾種常見的方式:順序流動,即樹脂依次按同向順序接力流動,四周進膠,由周長方向向中心抽氣端包圍狀流;中間進膠,即樹脂以放射狀從中間向四周擴散流動;交替導流,進膠管和抽氣管交替布置;分支導流,即采用主管加支管的導流方式。每種方式都有其優缺點,應根據實際的鋪層情況、模具面積和模具幾何分布來確定具體采用哪種流道。總體而言,順序流動適合平面無拐角的部件,而分支導流適合有L形立面的部件。在進行流道設計時,采用“充分的平板試驗+歷史經驗+軟件模擬”的三步法,無論任何產品,都要進行充分的平板試驗,以了解鋪層的基本滲透效率。對于簡單幾何形狀的部件,采用歷史經驗來確定流道;而對于復雜的構件,采用有限元軟件對樹脂流動過程進行電腦動態模擬,以檢查并確保流動滿足上述三個原則,從而實現萬無一失的導流結果。
    在單板結構的真空導流中引入夾層結構,對夾芯材料提出力學性能的要求,強度剛度高、堅韌、閉孔結構等,通過導流并與FRP面層形成堅硬的三明治“甲殼”。采用夾芯結構與FRP單板結構、鋁材、鋼材相比,在保持強度的同時明顯減輕了重量、增加了剛度,在基本不增加重量的情況下,通過增加芯材的厚度,獲得更高的強度和剛度;更高的剛度在減少支撐結構同時,進一步減輕重量,同時,閉孔夾芯材料可以同時起到吸振緩沖、隔音絕熱的作用。采用夾芯結構,給設計帶來更大的自由度,夾芯的復合曲線形狀可以容易于組合,外部表層可以被確地對準載荷路徑方向,從而使結構更趨完整和優化。采用夾芯結構,實現了出眾的強重比,提供了船艇工作的更高速、更遠程、更大的載荷能力及相應的降低功率需求量。以船舶艦艇行業為例,一艘36尺游艇通過夾層和工藝的提升,實現了38%的減重,除了船舶加速的操作性上大大得到了提升之外,其最大航速由有原來的35節提升到37.5節,滿速續航力由原來的333公里提高到583公里,換言之意味著更低的油耗,為船艇產品的運營帶來了寶貴的低碳效應。

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