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          北方材料科學與工程研究院55所高效高精度Z-pin植入技術工藝研究及應用取得突破

          發布時間:2018-11-14

            2017年12月,中國兵器工業集團北方材料科學與工程研究院55所超精密加工技術研究室科研人員通過大量調研、設計及研制工作,經過反復試驗,自主研發成功ZP1000-1型Z-pin植入設備一臺,經過十個月的運行取得良好效果,解決了企業加工工藝技術難題。

            Z-pin植入技術是將針狀細桿 Z-pin 植入到未固化的層合構件中形成三維增強,可以有效提高復合材料層合板層間性能、沖擊損傷容限以及結合強度等力學性能,是當今Z向增強技術中的主要技術內容之一。Z向增強技術系復合材料成型工藝過程中的關鍵技術,復合多層結構纏繞成型工藝的缺點是結合強度弱,而Z-pin植入技術能夠解決這個難題。

            55所科研人員經過深入研究及工藝實驗探索,突破了現有植入工藝及設備的設計思路,在植入原理和植入工藝方面進行了大膽創新,在pin的送料、壓入、壓緊和切斷等環節進行了新穎的結構設計和巧妙的結構布局,經過不斷優化和改進,實現了Z-pin 植入位置、深度及角度的精確控制,完成了該設備的研制。該設備在滿足植入工藝要求的前提下,可一次性進行5根pin的同時植入,并且最大程度減少了pin折斷、劈裂情況的發生,其植入的精度和可靠性也有了大幅度提高,實現了工程化應用。在國內只有少數科研院校尚處于Z-pin過渡植入的試驗研究階段、部分復合材料相關企業正處在自行研制過程的當下,55所ZP1000-1型Z-pin植入設備的研制成功及生產應用,標志著其在Z-pin植入工藝研究及工程化設備研制方面已經走在了國內同行的前列。

            目前,復合材料層合結構以其高強度、輕質量已經廣泛應用于航空航天領域以及國防裝備等領域,Z-pin增強技術保證了復合材料多層高強度成型工藝的可行性,對提高層合復合材料抗分層性能有著重要意義,相關企業高質量、高效率、低成本的工程化生產需求,也必然給先進的Z-pin植入技術帶來廣闊的市場前景。(段學俊 吳煥莉)

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