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    北方材料科学与工程研究院55所高效高精度Z-pin植入技术工艺研究及应用取得突破

    发布时间:2018-11-14

      2017年12月,中国兵器工业集团北方材料科学与工程研究院55所超精密加工技术研究室科研人员通过大量调研、设计及研制工作,经过反复试验,自主研发成功ZP1000-1型Z-pin植入设备一台,经过十个月的运行取得良好效果,解决了企业加工工艺技术难题。

      Z-pin植入技术是将针状细杆 Z-pin 植入到未固化的层合构件中形成三维增强,可以有效提高复合材料层合板层间性能、冲击损伤容限以及结合强度等力学性能,是当今Z向增强技术中的主要技术内容之一。Z向增强技术系复合材料成型工艺过程中的关键技术,复合多层结构缠绕成型工艺的缺点是结合强度弱,而Z-pin植入技术能够解决这个难题。

      55所科研人员经过深入研究及工艺实验探索,突破了现有植入工艺及设备的设计思路,在植入原理和植入工艺方面进行了大胆创新,在pin的送料、压入、压紧和切断等环节进行了新颖的结构设计和巧妙的结构布局,经过不断优化和改进,实现了Z-pin 植入位置、深度及角度的精确控制,完成了该设备的研制。该设备在满足植入工艺要求的前提下,可一次性进行5根pin的同时植入,并且最大程度减少了pin折断、劈裂情况的发生,其植入的精度和可靠性也有了大幅度提高,实现了工程化应用。在国内只有少数科研院校尚处于Z-pin过渡植入的试验研究阶段、部分复合材料相关企业正处在自行研制过程的当下,55所ZP1000-1型Z-pin植入设备的研制成功及生产应用,标志着其在Z-pin植入工艺研究及工程化设备研制方面已经走在了国内同行的前列。

      目前,复合材料层合结构以其高强度、轻质量已经广泛应用于航空航天领域以及国防装备等领域,Z-pin增强技术保证了复合材料多层高强度成型工艺的可行性,对提高层合复合材料抗分层性能有着重要意义,相关企业高质量、高效率、低成本的工程化生产需求,也必然给先进的Z-pin植入技术带来广阔的市场前景。(段学俊 吴焕莉)

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