飞机制造中的新材料——常压和低压等离子体的高效预处理

飞机制造业在材料使用方面发生了根本性转变。过去,铝合金几乎被独家用于飞机外壳和桁条。如今,这些部件主要由碳纤维增强塑料(CFRP)制成。
通过等离子镀层技术,不仅可以延长使用寿命、提高产品安全性,还能显著优化成本效益。

等离子表面处理技术在飞机制造中作为创新驱动力,提供了诸多显著优势:

  • 等离子预处理提高了碳纤维增强塑料(CFRP)部件的稳定性
  • Openair-Plasma® 技术确保了下游粘接和涂装操作中的可靠高质量处理
  • Openair-Plasma® 首次实现了对大型部件进行选择性、机械手控制的在线等离子预处理

 

这些材料的首次工业应用可追溯至 2007 年,当时波音公司在其 B787 梦幻客机中使用了 CFRP。自那时起,CFRP 技术不断进步,如今以空客 A350WXB 为例,其结构中超过 40% 的材料为 CFRP。

等离子聚合技术提供长期稳定的防腐保护——环保无污染,无需使用有毒的六价铬底漆

迄今为止,飞机制造中一直使用含有六价铬(Cr6)的底漆系统,以确保最佳的防腐保护,并提供长达 30 年的长期质保。

PlasmaPlus® 工艺通过等离子聚合技术替代了高毒性的 Cr6 底漆。这是一种精准的干化学等离子涂层技术。等离子能量与超精细且绝对均匀的等离子镀层相结合,还能提高表面张力,为涂装提供最佳的表面处理效果,并在粘接接头的长期稳定性方面表现出卓越的附着力特性。

Aurora 真空等离子技术——在涂装或粘接前对碳纤维复合材料部件进行清洁处理

Aurora 真空等离子技术的一个应用实例是对碳纤维涡轮叶片进行预处理,以便后续与涡轮金属轮毂进行结构粘接。这种材料组合是实现制造出轻量化且低噪音的涡轮发动机的关键。

Aurora 真空等离子工艺的一个显著优势是等离子体能够渗透到缝隙和凹槽中,并能够对复杂几何形状的部件进行全方位处理。所有处理步骤的顺序、强度和配方都可以明确定义。在处理过程中,可电离的功能性气体和液体在真空腔室进行处理。该方法简单且易于重复再现。

高科技复合材料——得益于 Openair-Plasma® 和 Aurora 等离子技术避免了脱模剂的使用

在飞机制造中,使用纤维增强塑料在减重方面具有显著优势。在这一维度上,纤维增强塑料,特别是碳纤维(CFRP)和玻璃纤维(GFRP),比金属结构更加稳定。
大面积部件的生产是通过在高压釜中压“预浸料”层结构来实现的。为了确保顺利脱模,必须解决与模具本身的粘附问题。通常使用溶剂型脱模剂,如 Frekote®。这类脱模剂的缺点是脱模时会在部件上残留,需要通过复杂的手工步骤进行清理。


等离子脱模镀层的工艺优势:

  • 无需复杂的手工清洁,从而提高生产周期
  • 模具和部件无污染
  • 无需溶剂型脱模剂和清洁剂,减少挥发性有机化合物(VOC)
  • 改善表面质量,实现均匀的表面结构和质量

Openair-plasma® 处理为钛和铝铆钉提供耐久的防腐蚀保护

铆钉仍然是组装飞机部件最常用的方式之一。这些由钛合金或铝合金制成的铆钉,由于高湿度和巨大的温度变化而承受巨大应力,使得防腐保护成为一项严峻挑战。

Openair-Plasma® 等离子技术的表面处理是一种简单而有效的方法,通过细微清洁和表面活化来优化表面,以实现最佳的防腐镀层效果。

对芳纶纤维、玻璃纤维、碳纤维或超高分子量聚乙烯进行等离子预处理以生产预浸料

预浸料(预浸纤维)是经过预浸处理的纺织半成品,用于生产增强纤维部件。在高压和高温环境下,多层预浸料熔合在一起。除了预浸料的排列方式之外,纤维与反应树脂的最佳粘合对于整个组件的后续稳定性至关重要。

使用 Aurora 等离子工艺预处理纤维织物

为了实现纤维与基体树脂之间的有效载荷传递,在涂覆树脂之前需要对纤维表面进行清洁处理。通过 Aurora 等离子对纤维织物进行预处理,可以实现最佳的渗透能力。

加工织物卷材预处理

Plasmatreat 美国子公司可提供代加工服务(委托加工),用于在加工成预浸料之前对纤维织物进行预处理。为此,配备了一套处理宽度为 1.50 米(60 英寸)的真空等离子专用系统,包括卷对卷缠绕功能。

信息和建议

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