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复合材料在航空航天工业中是必不可少的。为了塑造它们，传统上使用高压釜、高压和高温室。但是，为了优化能源消耗和生产时间和成本，Ferry Capitain Foundry的研发部门Fer'Incub开发了一种自热模具技术，无需高压釜。在航空航天工业中，技术创新是竞争力和绩效的关键驱动力。特别是，复合材料因其轻便和卓越的强度而发挥着主导作用，这是优化飞机燃料消耗和负载能力的基本特性。传统上，这些复合材料的成型涉及使用高压釜、高压和高温室来蒸煮复合材料以优化其机械性能。然而，这种方法远非没有缺点。众所周知，热压罐是能源密集型的，涉及高运营成本和较长的生产周期，这可能会阻碍生产的速度和灵活性。在此背景下，开发更高效替代品的需求已成为复合材料领域制造商和研究人员的战略问题。

正是基于这个观点，Ferry Capitain Foundry及其研发部门 - 名为Fer'Incub - 开发了一种革命性的自热模具技术。这项创新通过将加热通道直接集成在由 Invar 制成的铸造件中，消除了对高压釜的需求，Invar 合金是一种以极低热膨胀而闻名的合金。

这些通道促进了传热流体的循环，这对于加热、保持温度和冷却工具至关重要，从而可以在整个制造过程中精确控制热条件。此外，通道战略性地放置在与成型表面的恒定和优化距离处，这是传统钻孔技术无法实现的壮举，提供了无与伦比的热均匀性并改善了成品复合材料的机械性能。

FRAMES 项目

作为名为Frames的欧洲清洁天空倡议的一部分，Ferry Capitain和Fer'Incub不仅作为分包商，而且作为关键的技术合作伙伴也表现出色。FRAMES 项目专注于航空航天工业创新技术的成熟，专门探索了自加热模具在大规模应用中的潜力。Ferry Capitain 和 Fer'Incub 通过提供他们在铸造工作和冶金方面的专业知识，为该项目做出了重大贡献，这对于使这些模具适应大型复合材料的复杂要求至关重要。

为了具体说明自加热模具的优势和可行性，Ferry Capitain 和 Fer'Incub 参与了令人印象深刻的原型铸件的设计和创建。

工具描述

专为该原型开发的铸造模具融合了多项技术创新。首先，模具的尺寸（2,665 x 1,760 毫米，高度 460 毫米）适用于大型航空部件，包括 38 个战略性放置的嵌件，以优化加热过程。此外，模具的创建涉及先进的铸造和铸造技术，展示了 Ferry Capitain 和 Fer'Incub 处理复杂和大型结构的能力。该原型的开发和微调的关键步骤是铸件模拟，用于预测和优化熔融金属的分布，并确保最终模具的质量。

材料创新：Ferry Capitain 和 Fer'Incub 的 Invar 等级

认识到热固性 （TD） 和热塑性 （TP） 复合材料的特殊需求，Ferry Capitain 开发了两种不同的 Invar 合金：

• Ferrynox N36：非常适合需要高达 250°C （480°F） 的电阻的应用，这种材料主要用于 TD 复合材料。
• Ferrynox N29K：这种材料可承受高达 400°C （750°F） 的温度，是 TP 复合材料的首选。

Ferrynox N36 和 Ferrynox N29K 这两种合金都确保了尺寸稳定性，膨胀系数在最高指示温度下保持恒定（图 6）。

此外，这些合金可以在同一模具中组合，从而利用它们的差异膨胀来提供创新的局部压缩解决方案。此功能在共固结操作中特别有用，因为精确压缩对于最终复合材料的质量和完整性至关重要。

展望

Ferry Capitain 和 Fer'Incub 创造的这种创新工具清楚地证明了为热压罐外应用创建大型自热模具系统的可行性。这一发展不仅证明了可以实现高加热和冷却速率，而且可以在整个模具中保持良好的热均匀性。获得的结果表明，可以考虑更大的尺寸，为广泛扩展的工业应用和对复合材料行业的潜在变革性影响铺平道路。

为了充分利用这项技术的潜力，必须在测试、开发和工业研究方面进行广泛的工作。对模具每个点的热交换进行鉴定并确保其可重复性至关重要。这包括对嵌件的位置、尺寸和长度、传热流体的体积和温度以及热交换系数和热足迹的详细分析。

此外，研究上下模的加压也很重要，这一过程以前由热压罐的等静压条件管理，以进一步优化固结过程。这些步骤对于确保工具在不同操作条件和不同复合材料应用中的效率和可靠性是必不可少的。