复合材料成型工艺与设备
复合材料成型工艺及应用
复合材料成型工艺及应用一、复合材料的概念复合材料是由两种或两种以上的材料组成，具有不同的物理和化学性质，经过一定的工艺方法制成一种新型材料。
常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维、芳纶纤维等。
二、复合材料成型工艺1.手工层叠法手工层叠法是最基本的复合材料成型方法，通常用于制作小批量产品。
该方法需要将预先剪裁好的纤维与树脂依次层叠，再通过压力和温度进行固化。
2.真空吸塑法真空吸塑法是将预先剪裁好的纤维与树脂放置在模具内，然后通过抽气将模具内外产生压差，使树脂浸润纤维，并在高温高压下进行固化。
3.自动化层叠法自动化层叠法是利用机器自动完成纤维和树脂的层叠，提高了生产效率和产品质量。
4.注塑成型法注塑成型法是将树脂加热至熔点后注入模具中，再通过高压将树脂注入纤维中，最后在高温下固化成型。
5.压缩成型法压缩成型法是将预先剪裁好的纤维和树脂放置在模具内，再通过压力将其压实，并在高温下进行固化。
三、复合材料的应用1.航空航天领域复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，在航空航天领域得到广泛应用。
如飞机机身、翼面等部件都采用了复合材料制造。
2.汽车工业汽车工业也是复合材料的重要应用领域。
复合材料可以减轻汽车自重，提高汽车性能和燃油经济性。
3.建筑领域建筑领域也开始采用复合材料作为建筑结构材料，如玻璃钢屋面、墙板等。
4.体育器材体育器材如高尔夫球棒、网球拍等也采用了碳纤维等复合材料制造，提高了器材的性能和使用寿命。
5.医疗领域复合材料在医疗领域也得到了广泛应用，如人工关节、牙科修复等。
四、复合材料的优缺点1.优点：(1)轻质高强：比同体积的钢材强度高5-10倍，比重只有铝的1/4。
(2)耐腐蚀：不易受化学物质侵蚀。
(3)设计灵活：可以根据需要设计成各种形状和尺寸。
2.缺点：(1)制造成本较高：制造过程需要较高的技术和设备投入。
(2)易受损伤：复合材料容易产生微裂纹，一旦受到外力撞击，就会导致破坏。
五、结语复合材料作为一种新型材料，在各个领域得到了广泛应用。
复合材料缠绕成型工艺设备
复合材料缠绕成型工艺设备一、引言复合材料是指由两种或两种以上的材料组成的材料，具有优异的力学性能和化学性能。
复合材料缠绕成型工艺是一种常用的制备复合材料制品的方法，其核心设备是复合材料缠绕成型工艺设备。
本文将对复合材料缠绕成型工艺设备进行介绍。
二、复合材料缠绕成型工艺设备的分类根据不同的应用领域和工艺要求，复合材料缠绕成型工艺设备可以分为以下几类：1. 玻璃纤维缠绕设备：主要用于制备玻璃纤维增强复合材料制品，如储罐、管道等。
该设备通常包括纤维预浸料供给系统、纤维缠绕机、固化系统等部分。
2. 碳纤维缠绕设备：主要用于制备碳纤维增强复合材料制品，如航空航天部件、汽车零部件等。
该设备通常具备高精度的控制系统，能够实现复杂的缠绕路径，并能进行温度和压力控制。
3. 陶瓷纤维缠绕设备：主要用于制备陶瓷纤维增强复合材料制品，如高温耐火材料、电子陶瓷等。
该设备通常具备高温环境下的工作能力和陶瓷纤维的供给系统。
三、复合材料缠绕成型工艺设备的工作原理复合材料缠绕成型工艺设备的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 原材料准备：根据不同的复合材料制品要求，提前准备好纤维、树脂等原材料，并进行预处理，如纤维预浸脂涂布等。
2. 纤维缠绕：将预处理好的纤维通过纤维缠绕机进行缠绕，按照预定的路径和角度进行缠绕，形成所需的复合材料构件的外形。
3. 固化处理：将缠绕好的构件进行固化处理，通常采用热固化或光固化的方式，使树脂固化成为坚固的基体。
4. 后续加工：经过固化处理的复合材料构件，还需要进行后续的加工，如修整边缘、孔加工等，以满足实际使用的要求。
四、复合材料缠绕成型工艺设备的特点复合材料缠绕成型工艺设备具有以下几个特点：1. 自动化程度高：复合材料缠绕成型工艺设备通常具备自动化控制系统，能够实现复杂的缠绕路径和工艺要求。
2. 生产效率高：由于采用了自动化控制，复合材料缠绕成型工艺设备具有较高的生产效率，可以实现大批量、高质量的生产。
先进复合材料主要制造工艺和专用设备
先进复合材料主要制造工艺和专用设备中国航空工业第一集团公司科技发展部 郝建伟中国航空工业发展研究中心 陈亚莉先进复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计、成型工艺性好和成本低等特点，是理想的航空结构材料，在航空产品上得到了广泛应用，已成为新一代飞机机体的主体结构材料。
复合材料先进技术的成熟使其性能最优和低成本成为可能，从而大大推动了复合材料在飞机上的应用。
一些大的飞机制造商在飞机设计制造中，正逐步减少传统金属加工的比例，优先发展复合材料制造。
本文旨在介绍在复合材料制造过程中所涉及到的主要工艺和先进专用设备。
复合材料在飞机上的应用随着复合材料制造技术的发展，复合材料在飞机上的用量和应用部位已经成为衡量飞机结构先进性的重要标志之一。
复合材料在飞机上的应用趋势有如下几点：（1）复合材料在飞机上的用量日益增多。
复合材料的用量通常用其所占飞机机体结构重量的百分比来表示，世界上各大航空制造公司在复合材料用量方面都呈现增长的趋势。
最有代表性的是空客公司的A380客机和后续的A350飞机以及波音公司的B787飞机。
A380上复合材料用量约30t。
B787复合材料用量达到50%。
而A350飞机复合材料用量更是达到了创纪录的52%。
复合材料在军机和直升机上的用量也有同样的增长趋势，近几年得到迅速发展的无人机更是将复合材料用量推向更高水平。
（2）应用部位由次承力结构向主承力结构发展。
最初采用复合材料制造的是飞机的舱门、整流罩、安定面等次承力结构。
目前，复合材料已经广泛应用于机身、机翼等主承力结构。
主承载部位大量应用复合材料使飞机的性能得到大幅度提升，由此带来的经济效益非常显著，也推动了复合材料的发展。
（3）在复杂外形结构上的应用愈来愈广泛。
飞机上用复合材料制造的复杂曲面制件也越来越多，如A380和B787飞机上的机身段，球面后压力隔框等，均采用纤维铺放技术和树脂膜渗透（RFI）工艺制造。
（4）复合材料构件的复杂性大幅度增加，大型整体、共固化成型成为主流。
复合材料热压成型工艺
复合材料热压成型工艺
首先，原材料的准备是复合材料热压成型的第一步。
在这一步中，需
要准备复合材料的基材和增强材料。
基材可以是金属、塑料、陶瓷等材料，而增强材料通常是纤维、颗粒或薄膜等形式的材料。
根据实际需要，还可
以在基材和增强材料中添加填料、粘合剂、添加剂等组分以调整复合材料
的性能。
接下来是材料堆叠。
堆叠的方式有两种，一种是交替堆叠，即将基材
和增强材料按照一定的顺序交替叠放；另一种是单向堆叠，即将基材和增
强材料按照同一方向叠放。
堆叠的次序和方式对复合材料的性能有重要影响，需要根据实际需要进行调整和选择。
然后是热压成型。
在这一步中，将堆叠好的复合材料放入热压机中进
行加热和压制。
热压的温度和压力是关键参数，需要根据复合材料和产品
要求进行调整。
通常情况下，热压温度会使材料软化或熔化，使得基材与
增强材料更好地结合在一起，并形成所需的形状和结构。
最后是后处理。
在完成热压成型后，需要对产品进行后处理以获得最
终的性能和外观。
后处理的方式有很多种，如固化、切割、修整、表面处
理等。
这些后处理操作的目的是进一步改善产品的性能和质量，以满足实
际需求。
总结起来，复合材料热压成型工艺是一项将不同材料进行复合的工艺，通过原材料准备、材料堆叠、热压成型和后处理等环节，可以获得具有特
定功能和性能的材料。
这种工艺具有广泛的应用前景，在航空航天、汽车、电子、建筑等领域有着重要的意义。
不同的材料及成型工艺的主要设备及其作用
不同的材料及成型工艺的主要设备及其作用一、概述在制造业中，材料和成型工艺是产品制造的关键因素。
随着科技的不断进步，越来越多的材料和成型工艺被应用于生产过程中。
为了实现高效、高质的制造，主要设备也经历了不断的改进和发展。
本文将对不同的材料及成型工艺的主要设备及其作用进行详细的介绍。
二、材料分类及对应设备1.金属材料金属材料在制造业中占有重要地位，常用的金属材料包括钢铁、铜、铝等。
针对这些金属材料的加工，主要设备包括：熔炼炉、轧机、冲压机、焊接机等。
这些设备的作用是熔炼金属、轧制金属板材、冲压金属零件以及焊接金属部件等。
2.塑料材料塑料材料因其轻便、耐腐蚀等特性广泛应用于各个领域。
针对塑料材料的加工，主要设备包括：注塑机、挤出机、热压成型机等。
注塑机的作用是将熔融状态的塑料注入模具中，冷却后得到所需形状的塑料零件；挤出机则是通过螺杆旋转产生的压力，将熔融状态的塑料挤出成连续的型材；热压成型机则是利用热压工艺将塑料片材热压成所需形状的制品。
3.复合材料复合材料是由两种或两种以上材料组成的新型材料，具有优异的性能。
针对复合材料的加工，主要设备包括：预浸料设备、热压罐、缠绕机等。
预浸料设备的作用是将树脂与纤维预先混合，制成预浸料；热压罐的作用是将复合材料在高温高压下固化成型；缠绕机则是通过将纤维缠绕在芯模上，制成所需形状的复合材料制品。
三、成型工艺与设备的作用1.注塑成型工艺与注塑机注塑成型工艺是一种常见的塑料加工工艺，主要设备为注塑机。
注塑机的作用是将熔融状态的塑料注入模具中，经过冷却固化后开模取出塑料制品。
注塑成型工艺的特点是生产效率高、适用范围广，可以生产各种形状和尺寸的塑料制品。
2.挤出成型工艺与挤出机挤出成型工艺是一种常见的塑料加工工艺，主要设备为挤出机。
挤出机的作用是将塑料原料加热熔融，通过螺杆将熔融状态的塑料推挤出模头，冷却后形成连续的型材或管材。
挤出成型工艺的特点是连续生产、生产效率高，可以生产各种规格的型材和管材。
复合材料成型工艺及应用
复合材料成型工艺及应用引言复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
复合材料的成型工艺对于材料的性能和应用具有重要影响。
本文将深入探讨复合材料成型工艺及其应用。
成型工艺1. 碳纤维复合材料成型工艺碳纤维复合材料是一种常见的复合材料，其成型工艺有以下几个步骤：1.原材料准备–碳纤维布预浸树脂–模具2.布料叠层–将预浸树脂的碳纤维布按照设计要求叠加在一起3.真空吸气–将叠层的碳纤维布放置在真空袋内–利用真空泵抽取袋内空气，将袋与布料牢固贴合4.热固化–将真空吸气后的碳纤维布置于热压机中进行热固化–在一定的温度和压力下，树脂固化和纤维之间形成牢固的结合2. 玻璃纤维复合材料成型工艺玻璃纤维复合材料是另一种常用的复合材料，其成型工艺包括以下步骤：1.玻璃纤维制备–将原始玻璃熔融并通过喷丝机进行拉伸成细长纤维2.纤维增强–将玻璃纤维与树脂混合物浸渍，使纤维饱和3.成型–将纤维增强的玻璃纤维复合材料放置在模具中–利用压力或真空将复合材料与模具表面充分接触4.固化–在一定的温度和时间下，树脂固化并与玻璃纤维形成牢固结合应用领域复合材料因其独特的性能，广泛应用于以下领域：1. 航空航天业复合材料在航空航天业中具有重要地位。
其轻量化和高强度的特性，使其成为航空器结构中的关键材料。
例如，飞机机翼、机身和尾翼等部件都采用碳纤维复合材料制造，以提高飞行性能和燃油效率。
2. 汽车工业复合材料在汽车工业中的应用越来越广泛。
通过使用复合材料，汽车的整体重量可以降低，燃油效率可以提高。
此外，复合材料还能提供更好的碰撞安全性能和外观设计自由度。
3. 建筑业复合材料在建筑业中的应用也越来越受欢迎。
由于其轻质、高强度和耐腐蚀性能，复合材料可以用于建筑结构、墙体和屋顶等部件的制造。
同时，复合材料还能提供独特的外观效果，满足建筑设计的需求。
4. 化工工业复合材料在化工工业中的应用主要体现在储罐、管道和设备等方面。
复合材料成型工艺与设备(5层压工艺与设备)
烘干温度高、时间长，可溶性树脂含量降低，反之可 溶性树脂含量高；各种胶布的可溶性树脂含量控制指标 见P140，表6-2。
（3）挥发份含量控制
X3＝
W 1 W 4 100% W1
W4——烘干后胶布质量。
9
不同类型板材的预压工艺参数见表6－4, P148 2）、热压阶段——从加全压到热压结束
几种热压板热压工艺参数见表6－5。
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5.3.1.5 冷却脱模
关闭热源，通冷却水，在保压状态下冷却。 冷却时间根据板材厚度确定，一般冷却到50℃以下， 除去压力、脱模。板材取出温度过高时，表面易起泡 且易翘曲变形。
胶布塔接部位 胶布 胶布
压辊（加热）
连续胶布 胶布
压辊 （热辊）
前支撑辊
前支撑辊 后支撑辊
后支撑辊
图6-17 手工添加卷制示意图
图6-18 连续添加卷制示意图
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6.4.2 卷管成型设备
三辊筒卷管机
图6-19 卷管机图 1－胶布辊；2－张力控制装置；3－热压辊；4－管芯模具；5－两个托 辊；6－除尘装置；7－动力装置；8－热压辊提升电动机
（2）加热板 采用蒸汽加热、导热油加热、电阻加热、高频加热等。 （3）升降台和推拉架，图6-13
（4）翻板装置 P154，图6-15
（5）吸板装置 P155，图6-16
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6.4 玻璃钢卷管工艺及设备
6.4.1 卷管工艺原理及过程
是使用玻璃胶布在卷管机上经热卷成型玻璃钢管材的一 种方法。是层压成型的一种变形。
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5.3 层压工艺及设备
5.3.1 层压工艺 5.3.1.1 下料
复合材料的成型工艺
复合材料的成型工艺图1：热固性复合材料最基本的制备方法是手糊，通常包括将干层或半固化片层用手铺设到模具上，形成一个积层。
图中展示的是自由宇航公司的技术员（佛罗里达州墨尔本）正在通过手糊工艺加工一个碳/环氧预浸料，将用于制造通用航空飞机部件。
资料来源：自由宇航公司在复合材料的加工成型过程中会使用一系列模具，用来给未成形的树脂及其纤维增强材料提供一个成型的平台。
手糊（hand layup）成型是热固性复合材料最基本的制备方法，即通过人工将干层或半固化片层铺设到模具上，形成一个积层。
铺层方式分为两种：一种称为干法铺层，是先铺层后将树脂浸润（例如，通过树脂渗透方式）到干铺层上的方式，另一种方式是湿法铺层，即先浸润树脂后铺层的顺序。
现在普遍使用的固化方式可以分为以下几种：最基本的是室温固化。
不过，如果提高固化温度的话，固化进程也会相应加快。
比如通过烤箱固化，或使用真空袋（vacuum ba g）通过高压釜固化。
如果采用高压釜固化的话，真空袋内通常会包含透气膜，被放置在经手糊的半成型制品上，再连接到高压釜上，等最终固化完成后再将真空袋撤去。
在固化过程中，真空袋的作用是将产品密封在模具和真空袋之间，通过抽真空对产品均匀加压，将产品中汇总的气体排出，从而使产品更加密实、力学性能更好。
图2：热压釜独有的高温和高压条件使其成为完成热固性树脂零部件的固化的重要工具。
控制软件的改进则能够帮助经营者提高35-40%的生产量。
同时，一些新的树脂配方正在开发当中，将通过低压固化处理。
图中是Helicomb国际公司（俄克拉荷马州塔尔萨）的一名操作人员正在使用高压釜进行固化处理。
来源：Helicomb国际公司许多高性能热固性零件都需要在高热高压的条件下完成固化。
但是高压釜（Autocl aves）的设备成本和操作成本都较昂贵。
采购高压釜设备的制造商通常会一次性固化一定数量的部件。
对于高压釜的温度，压力，真空和惰性气体（inert atmosphere）等一系列参数，计算机系统能帮助实现远程甚至无人监控和检测，并最大限度地提高该技术的利用效率。
复合材料的成型工艺
复合材料的成型工艺复合材料的成型工艺主要包括以下几种：1. 手糊成型工艺：是一种湿法铺层成型法，通过涂刷胶液和铺设纤维织物，在模具上形成一定厚度的层片，然后进行固化。
2. 喷射成型工艺：是将树脂和纤维混合后，通过喷射的方式在模具表面形成一定厚度的层片，再进行固化。
3. 树脂传递模塑技术（RTM技术）：将纤维织物放入模具中，然后注入树脂，经过一定的温度和压力条件进行固化，形成复合材料制品。
4. 袋压法成型：是将纤维织物放入密封的袋子里，然后通过压力使纤维织物紧密结合在一起，再经过固化得到复合材料制品。
5. 真空袋压成型：是在袋压法的基础上，通过抽真空的方式排除纤维织物内的空气和水分，提高制品的密实度和质量。
6. 热压罐成型技术：是将预浸料放入金属模具中，通过热压罐的高温高压作用，使预浸料粘结成复合材料制品。
7. 液压釜法成型技术：是将预浸料放入密封的液压釜中，通过液体介质的压力使预浸料紧密结合在一起，再经过固化得到复合材料制品。
8. 热膨胀模塑法成型技术：是将纤维织物放入模具中，利用热膨胀原理使纤维织物紧密结合在一起，再经过固化得到复合材料制品。
9. 夹层结构成型技术：是将两层或更多层预浸料之间夹入一层泡沫材料或其他材料，通过加热加压或抽真空的方式使其粘结成复合材料制品。
10. 模压料生产工艺：是将纤维织物和树脂混合后，经过一定温度和压力条件进行固化，形成模压料，然后将其加工成制品。
11. ZMC模压料注射技术：是将ZMC模压料加热后注入模具中，经过一定的温度和压力条件进行固化，形成复合材料制品。
12. 层合板生产技术：是将多层预浸料按照一定的顺序叠放在一起，然后经过热压或冷压的方式使其粘结成复合材料层合板。
13. 卷制管成型技术：是将纤维织物和树脂混合后，通过卷制机卷制成管状制品。
14. 纤维缠绕制品成型技术：是将纤维织物缠绕在芯模上，然后注入树脂或进行热处理，形成复合材料制品。
15. 连续制板生产工艺：是将预浸料连续通过加热和加压装置，使其连续地粘结成复合材料板材。
复合材料成型工艺与设备之模压设备
复合材料成型工艺与设备之模压设备引言复合材料是由两种或多种不同性质的材料经过加工和连接形成的一种新型材料。
它具有独特的性质和优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
而复合材料的成型是实现复合材料应用的关键环节之一，而模压设备作为一种重要的成型工艺设备，在复合材料的成型过程中起着不可替代的作用。
本文将对复合材料成型工艺与设备中的模压设备进行详细介绍。
模压设备的定义与原理模压设备是一种将复合材料加热软化后，放置于模具中进行压力成型的设备。
其主要原理是通过加热和压力作用，使复合材料在模具内部形成所需的形状。
在模压过程中，模具起到了形状决定和成型的关键作用。
模压设备通常包括加热系统、压力系统和控制系统。
加热系统通过加热板或电加热器将模具加热至所需温度，使复合材料软化。
压力系统通过油缸或气缸提供所需的压力，将复合材料压制到模具中。
控制系统则用于控制温度、压力和压力时间等参数，以保证成型过程的稳定性和精准性。
模压设备的类型根据不同的成型需求和技术要求，模压设备可分为以下几种类型：热模压机热模压机是最常见的模压设备之一，主要用于热塑性复合材料的成型。
它通过加热模具将复合材料加热至软化温度，然后施加压力使其成型。
热模压机具有成型速度快、成型质量高的优点，被广泛应用于汽车制造、电子设备等领域。
热压机热压机主要用于热固性复合材料的成型。
它通过加热模具将复合材料加热至固化温度，然后施加压力使其固化成型。
热压机具有成型精度高、成型强度大的优点，常见于航空航天、船舶制造等领域。
粉末热压机粉末热压机主要用于金属、陶瓷等粉末材料的成型。
它通过将粉末材料加热至高温后施加压力，使其在模具中烧结成型。
粉末热压机具有成型精度高、成型材料流动性差的优点，广泛应用于粉末冶金、陶瓷制造等领域。
冷模压机冷模压机主要用于冷却条件下的复合材料成型。
它通过施加压力，将复合材料在低温条件下成型。
冷模压机具有成本低、成型周期短的优点，适用于某些对成型温度要求不高的复合材料。
复合材料模具成型工艺
复合材料模具成型工艺一、复合材料制备复合材料的制备是复合材料模具成型工艺的首要步骤。
一般而言，复合材料由基体材料和增强材料构成，基体材料通常为塑料、树脂等，增强材料则包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
在制备过程中，首先需要根据模具成型工艺的要求，选择适当的基体材料和增强材料，并按一定比例混合。
然后，通过热压成型、注射成型、RTM等工艺方法，将基体材料和增强材料进行固化，形成所需的复合材料。
二、成型工艺成型工艺是复合材料模具成型工艺的核心环节。
在成型工艺中，需要根据模具的形状和尺寸，设计并制造出符合要求的模具。
同时，需要选择合适的复合材料，并根据材料的性能和特点，制定出最佳的成型工艺参数。
成型工艺主要包括热压成型、注射成型、RTM等。
其中，热压成型工艺是将预浸料放入模具中，通过加热和加压的方式，使材料在模具中固化成型；注射成型工艺则是将液态树脂注入模具中，然后加入增强材料，通过加热和加压的方式，使材料在模具中固化成型；RTM工艺则是一种闭模成型工艺，通过在模具中放入增强材料，然后注入树脂，使材料在模具中固化成型。
三、热处理工艺热处理工艺是复合材料模具成型工艺中不可缺少的一环。
热处理的主要目的是对复合材料进行固化处理，使其达到所需的物理和化学性能。
在热处理过程中，需要根据材料的性能和特点，选择合适的热处理温度和时间，并控制好加热速度和冷却速度，以避免材料出现变形、开裂等问题。
四、表面处理工艺表面处理工艺是复合材料模具成型工艺中的重要环节之一。
表面处理的主要目的是提高复合材料的表面质量，使其具有良好的外观和耐腐蚀性。
表面处理工艺主要包括打磨、喷砂、涂装等。
在表面处理过程中，需要选择合适的处理方法和材料，并严格控制处理温度和时间，以避免材料出现变形、开裂等问题。
五、质量检测工艺质量检测工艺是复合材料模具成型工艺中的重要环节之一。
质量检测的主要目的是对复合材料的各项性能进行检测和评估，以确保其符合设计要求和相关标准。
复合材料成型工艺
复合材料成型工艺复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。
而复合材料的成型工艺则是制作复合材料制品的关键环节，其质量和工艺水平直接影响着制品的性能和使用寿命。
本文将对复合材料成型工艺进行介绍和分析。
首先，复合材料成型工艺包括手工层叠成型、预浸料成型、压缩成型、注塑成型等多种方法。
手工层叠成型是最早的一种成型工艺，其优点是工艺简单、适用范围广，但劳动强度大、生产效率低。
预浸料成型是目前广泛应用的一种成型工艺，其工艺流程包括预处理、层叠、固化等步骤，可以实现批量生产，但设备投入大、工艺复杂。
压缩成型是将预浸料放入模具中，通过压力和温度的作用使其固化成型，适用于复杂形状的制品，但成本较高。
注塑成型是将预浸料注入模具中，通过高压注射成型，适用于大批量生产，但模具成本高、周期长。
因此，选择合适的成型工艺对于复合材料制品的质量和生产效率至关重要。
其次，复合材料成型工艺的关键技术包括模具设计、预处理工艺、固化工艺等。
模具设计是成型工艺中的关键环节，直接影响着制品的成型质量和形状精度。
预处理工艺包括表面处理、材料切割、层叠等步骤，其目的是提高材料的表面粗糙度和附着力，保证制品的强度和耐久性。
固化工艺是将预浸料在一定的温度和压力下进行固化，使其成型，其控制固化时间和温度是保证制品质量的关键。
最后，复合材料成型工艺的发展趋势是自动化、智能化。
随着科技的发展，自动化设备和智能系统的应用将成为成型工艺的发展方向，可以提高生产效率、降低成本、改善工作环境。
同时，新型复合材料的出现将对成型工艺提出新的要求，需要不断创新和改进成型工艺，以适应新材料的应用。
综上所述，复合材料成型工艺是复合材料制品制造的关键环节，其质量和工艺水平直接影响着制品的性能和使用寿命。
因此，选择合适的成型工艺、掌握关键技术、不断创新和改进，是保证复合材料制品质量的关键。
复合材料缠绕成型工艺设备
复合材料缠绕成型工艺设备复合材料缠绕成型是一种常用的制备复合材料制品的工艺方法，该方法通过将纤维材料缠绕在模具上，并结合树脂基体固化形成所需形状。
复合材料缠绕成型工艺设备是用于实现该工艺的专用设备，下面将介绍该设备的主要特点和工作原理。
一、设备特点1.1 自动化程度高：复合材料缠绕成型工艺设备采用先进的自动化控制系统，可以实现整个制造过程的自动化操作，大大提高了生产效率和产品质量。
1.2 精确控制系统：设备配备了精确的控制系统，可以对纤维材料的缠绕角度、张力、速度等进行精确控制，确保制品的质量和性能。
1.3 多功能性：设备可以适应不同形状和尺寸的制品制造，通过更换模具和调整参数，可以满足不同客户的需求。
1.4 节能环保：设备采用先进的节能技术，可以降低能源消耗，减少环境污染。
二、工作原理复合材料缠绕成型工艺设备主要包括纤维材料供给系统、树脂基体供给系统、缠绕机构以及控制系统等组成。
2.1 纤维材料供给系统：纤维材料通常以纱线或带状材料的形式供给，供给系统通过张力控制装置控制纤维材料的张力，保证材料的均匀缠绕。
2.2 树脂基体供给系统：树脂基体通常以液态或半固态形式供给，供给系统通过泵和管路将树脂基体输送到缠绕区域，与纤维材料进行充分混合。
2.3 缠绕机构：缠绕机构是实现纤维材料缠绕的关键部分，它通常由缠绕头、缠绕臂和转动平台等组成。
缠绕头负责将纤维材料沿着设定的轨迹缠绕在模具上，缠绕臂负责控制纤维材料的张力和缠绕角度，转动平台负责使模具进行旋转，以实现整个制造过程。
2.4 控制系统：控制系统用于控制设备的运行和参数调节，通过传感器对纤维材料的张力、树脂基体的流量等进行实时监测和调整，确保制品的质量和性能。
三、应用领域复合材料缠绕成型工艺设备广泛应用于航空航天、汽车、船舶、能源等领域。
在航空航天领域，它被用于制造飞机机翼、机身、推进器等部件；在汽车领域，它被用于制造车身、底盘等部件；在船舶领域，它被用于制造船体和推进器等部件；在能源领域，它被用于制造风力发电叶片、太阳能板等设备。
复合材料成型工艺以及设备要求
生产中建立起来的成型方法有：
• 8. 模压成型 9. 注射成型
10. 挤出成型 11. 纤维缠绕成型 12. 拉挤成型 13. 连续板材成型 14. 层压或卷制成型 15. 热塑性片状模塑料热冲压成型 16. 离心浇铸成型 其中，9，10，15为热塑性树脂基复合材 料成型工艺
复合材料成型工艺以及设备要求
• 3) 其它影响因素 ： 胶液体积 、环境温度与湿度 、制品
厚度与表面积大小 、交联剂蒸发损失 、 抑制聚合反应的助剂、填料加入量。 • 4) 配制方法
按配方比例先将引发剂等助剂和树脂 混合均匀备用，操作前再加入促进剂搅 拌均匀。加入引发剂的树脂胶液，贮存 期不能过长。一次配胶量不要过多。
3. 色料：改变制品外观。一般不使用有机颜料和 碳黑
复合材料成型工艺以及设备要求
3) 增强材料
1）.玻璃纤维 A一玻璃纤维 E一玻璃纤维 （无碱） S一高强玻璃纤维 M一高弹玻 璃纤维和L一防辐射玻璃纤维 ，c-中碱 玻璃纤维 玻璃纤维制品 无捻粗纱、短切纤维毡 、 无捻粗纱布 、 玻璃纤维细布 、 单向 织物
• 2）. 碳纤维聚丙烯睛（PAN）纤维、沥 青纤维和粘胶纤
• 3）. Kevlar纤维
复合材料成型工艺以及设备要求
6.2.2 手糊成型模具与脱模剂
• 6.2.2.1 模具结构与材料 1) 模具结构 --单模和对模两类 2) 成整体式或拼装式
复合材料成型工艺以及设备要求
6.2.2.2. 模具材料
复合材料成型工艺以及设备要求
复合材料成型工艺以及设备要求
6.2 手糊成型工艺及设备
• 手糊成型又称接触成型。是用纤维增强 材料和树脂胶液在模具上铺敷成型，在室 温或加热无压（或低压）条件下固化，脱 模成制品的工艺方法。
复合材料设备
复合材料设备
复合材料设备指的是用于制备、加工、检测和测试复合材料的设备和设施。
复合材料是由两种或两种以上不同材料按一定方式组合而成的新材料，具有独特的性能和优势。
复合材料广泛应用于航空航天、电子、汽车、建筑等领域，对设备的要求也较高。
复合材料设备主要包括以下几种：
1. 涂布设备：用于将树脂或粘合剂涂布在纤维增强材料上，形成复合材料的制备过程。
涂布设备通常由涂布机构、辊筒、控制系统等组成，可以实现不同材料的涂布和分离。
2. 成型设备：用于将涂布好的纤维增强材料进行成型，形成所需的形状和尺寸。
成型设备可以分为热压成型、真空吸塑、注塑等多种类型，可以根据不同的复合材料和产品要求选择适合的成型设备。
3. 固化设备：用于将涂布和成型后的复合材料进行固化，使其具有一定的硬度和强度。
常见的固化设备包括烘箱、加热板、蒸汽室等，可以根据不同的树脂和固化方式选择合适的设备。
4. 检测设备：用于对复合材料进行质量检测和性能测试，以保证其符合产品要求。
常见的检测设备包括拉伸试验机、弯曲试验机、冲击试验机等，可以对复合材料的力学性能、热学性能等进行测试和评估。
5. 合成设备：用于将不同的材料合成为复合材料。
该设备可以进行切割、混合、分散等工艺，以实现不同材料的混合和均匀分散，形成复合材料。
复合材料设备的选型和使用需要考虑多个因素，包括复合材料的成分、结构和性能要求、生产规模和效率要求、设备的价格和维护成本等。
在实际应用中，需要根据具体的需求和条件选择合适的设备，并建立相应的操作和维护程序，以确保设备的正常运行和复合材料的质量。
复合材料的成型工艺
复合材料的成型工艺复合材料是指由两种或以上组分构成的材料，通过合理的配比和加工工艺，在性质上综合体现出超过单一组分材料的优良性能，具有较好的力学、物理、化学和生物性能等特点。
常见的复合材料有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷基复合材料等。
手工层叠成型是最早应用的成型工艺之一，适用于一些特殊形状的复合材料构件的制作。
这种成型工艺的原理是将预浸料层叠在一起，然后经过压力和温度处理使其固化成形。
虽然这种成型工艺操作简单、成本较低，但其生产效率低，工艺控制和质量控制困难。
注塑是一种常用的复合材料成型工艺，广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
其原理是将预制的纤维增强材料与树脂熔融混合，通过模具将混合物注入至需要的形状中，然后冷却固化。
挤出是一种制备复合材料的连续成型工艺，适用于纤维增强材料含量较高的构件的制备。
其原理是将纤维和树脂混合物挤出成型，通过模具成形后冷却固化。
这种成型工艺能够快速制备大批量的复合材料构件，成本相对较低。
压制是一种常见的复合材料成型工艺，适用于制备高精度、大尺寸的构件。
其原理是将预制的纤维增强材料与树脂层叠放置在模具中，在一定的温度和压力下进行压制成型，然后冷却固化。
压制工艺对模具的要求较高，但可以获得较高的成品质量。
浸渍是将纤维增强材料浸透在树脂中，然后通过挤压或真空吸取等方式使其充分饱和，然后进行固化成型的工艺。
这种成型工艺适用于复杂形状、大尺寸的构件制备，但对工艺环境要求较高。
自动层叠成型是一种用于制备大型、高强度和高精度的复合材料构件的成型工艺。
其原理是通过自动层叠机械将纤维增强材料与树脂按照设计要求进行层叠，并进行热压成型。
该工艺可以实现连续、高效的生产，但对设备的要求较高。
综上所述，复合材料的成型工艺多样，选择合适的成型工艺可以有效提高复合材料的成品率和质量。
不同的复合材料成型工艺在应用领域、成本、工艺控制等方面存在差异，需要根据具体需求进行选择。
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/℃
机头 均化段 压缩段
加料段
Tf
料 温
Tg
料 温
/MPa
图11-17 挤出过程中物料和压力的变化 复合材料成型工艺与设备
1 加料段工作原理 靠螺纹旋转时产生的轴向分力向前推进。如图11-18
加料段由加料区（料斗）、固体输送区和迟滞区所组 成。功能是对加入的料进行压实和输送。
F2向上
F F1向前
粒料在机筒内的运动可 以分解为旋转运动和轴 向运动；旋转运动是由 粒料和螺杆的摩擦作用， 被螺杆带动旋转；轴向 运动是靠螺纹旋转时产 生的轴向分力向前推进。
复合材料成型工艺与设备
11．4 FRTP管挤出成型工艺 1 挤管工艺
FRTP管的成型条件与普通塑料管工艺基本相似， 只是成型温度要提高10-20℃。
物料在主机内塑化完全后，经虑板、分流器和型孔 初步定型，经过定径套初步冷却定型，进入冷水槽硬 化，再经牵引装置引出，定长切断。成型过程中，不 断由模心通入压缩空气，保证管材挤出后的尺寸稳定。
(3)玻璃纤维表面处理对CM性能影响 玻纤表面处理情况对FRTP性能影响较大。处理后， 力学性能有明显的提高。表11-5。
复合材料成型工艺与设备
界面问题 表面：把物体与空气接触的面叫该物体的表面。 液体表面——液体与饱和了的空气所接触的面。 固体表面——固体与它接触的空气面。 界面：把几个不同相相互交界部分叫“界面”。
复合材料成型工艺与设备
SJ系列单螺杆挤出机
复合材料成型工艺与设备
(2)单螺杆排气式挤出机回挤造粒法
• 将长纤维粒料加入到排气单螺杆挤出机中，回挤一次造 粒。如果粒料中挥发物较少，则可用普通挤出机回挤造粒。
• 优点： • 生产效率高；粒料质地密实，外观质量较好；劳动条件
好，无玻璃纤维飞扬。 • 缺点： • 用长纤维粒料二次加工．树脂老化几率增加；粒料外观
复合材料成型工艺与设备
为使粒料沿轴向运动，采取的措施有： 1、提高螺杆的表面光洁度，使其高于机筒表面光洁度。 2、加料段的料筒温度高于螺杆温度（因为粒料熔融前与钢 铁的摩擦系数随温度升高而增大） 3、机筒表面开设纵向槽沟。
在加料段的末端，由于摩擦热的作用，与机筒内壁接触 的粒料已达到粘流温度，并开始熔融。
复合材料成型工艺与设备
2 成型条件 见表11-7，P303
3 挤管过程中注意事项 (1)温度高10—20℃； (2)型孔温度比机头温度稍低； (3)开车时要慢转； (4)开始时不要加足料； (5)冷却水的温度应保证不使制品产生内应力和气泡。
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11．5 挤出成型设备 1 挤出成型机组组成 挤出机主机、辅机和控制系统组成。 1.1 挤出机主机组成 (1)挤压系统 (2)传动系统 (3)加热和冷却系统
复合材料成型工艺与设备
10.2 影响FRTP性能的因素
1 基体树脂对FRTP性能影响 不同的热塑性树脂，性能差别很大，用纤维增强后，
其效果也有很大差别。
1)力学性能提高2—3倍以上 2)提高热变形温度 3)产品尺寸稳定提高 4)降低线膨胀系数1—3倍 5)对于吸水率的影响 不一 6)耐疲劳性能、抗蠕变性能 7)防止开裂、改善电性能 FRTP的耐化学腐蚀性能主要取决于树脂的品种
复合材料成型工艺与设备
2 纤维含量对FRTP性能的影响
各种树脂品种的FRTP的最佳纤维含量不同。
3 纤维质量对性能的影响
(1)纤维直径对性能的影响 一般来讲，纤维直径越细，强度越高，但有时相差 不大，可能是因为纤维细强度高，但同样含量纤维用 在CM中，弱界面也随之增加，加工过程中纤维磨损严 重，强度损失也较大。
复合材料成型工艺与设 备
2020/11/14
复合材料成型工艺与设备
挤 出 成 型 工 艺 是 生 产 热 塑 性 复 合 材 料 (Fiber Reinforced Thermo Plastics 简称FRTP)制品的主要 方法之一。
工艺过程：先将树脂和增强纤维制成粒料，然后再 将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、冷却定型而成 制品。
c、筒端多孔板 使物料由旋转流动变为直线流动，沿螺杆轴方向形成
压力，增大塑化的均匀性。 多孔板的孔径为3～6mm，板厚为机筒内径的1/5。
(2)、定型装置 其作用是稳定挤出型材的形状，一般采用冷却式压光法。
(3)、冷却装置 使挤出的制品充分冷却固化。
(4)、牵引装置 将挤出制品引出，牵引速度的大小对断面尺寸也有一定
影响，对生产效率有一定的影响。
复合材料成型工艺与设备
(5)、切割装置 将挤出的制品按要求切断。
(6)、堆放装置 将切断的制品整齐堆放。
复合材料成型工艺与设备
机头
3
4
5
2
6
1
玻璃纤维通过型芯中的导纱孔进入机头型腔与熔融的 树脂混合。
复合材料成型工艺与设备
型芯构造形式
分瓣式
套管式Βιβλιοθήκη 迷宫式复合材料成型工艺与设备
牵引和切粒
• 牵引和切粒一般是在一台机器上完成，牵引机构是由两 对牵引辊完成，第一对牵引辊的牵引速度比第二对辊低， 从而保证两道牵引辊之间有一定的张力，防止料条堆积， 但张力不能过大，否则会将料条拉断。 切粒是用切刀将料条连续不断地切成所需要长度的粒料。
复合材料成型工艺与设备
冷切造粒机组
本机组主要由塑料挤出机、冷却水槽、刀式吹干机、 切粒机、振动筛五个单元组成，总长约12米，适用于PVC， PE等及其它工程塑料造粒。
最大切粒长度 （3mm）
最大切粒长度（3mm） QLJ-3 、SQ200
复合材料成型工艺与设备
10.1.2 短纤维粒料生产工艺
1、短纤维粒料生产方法有三种：
复合材料成型工艺与设备
评价挤出机，从两个方面考虑： (1)生产能力的高低，适用范围是否广泛 (2)应具有较完善的控制系统 ，能准确无误地调整各工艺参数
2 挤出机辅机 由机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装 置和堆放装置组成
复合材料成型工艺与设备
(1)、机头 机头的型孔决定制品断面的形状，不同的制品可更换。
复合材料成型工艺与设备
复合材料成型工艺与设备
过程:
加料 塑化
成型
定型
加料段
压缩段 均化段
机头 均化段 压缩段
加料段
Tf
料 温
Tg
/℃
料 压
/MPa
图11-17 挤出过程中物料和压力的变化
复合材料成型工艺与设备
粒料从料斗进入到挤出机的机筒，在热压作用下发生物 理变化，（非化学变化），并向前推进。由于滤板、机头和 机筒的阻力，使粒料压实，排气；与此同时外部热源与和物 料摩擦热使粒料受热塑化，变成熔融粘流态，凭借螺杆推力， 定量地从机头挤出，挤出过程中的压力和温度变化为
及质量不如双螺杆排气式挤出机造粒好。如果考虑到长纤 维造粒过程；其工序多，劳动生产率低。
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(3)排气式双螺杆挤出机造粒法
•
将树脂和纤维分别加入排气式双螺杆挤出机的加料孔
和进丝口，玻璃纤维被左旋螺杆及捏合装置所破碎，在料
简内纤维和树脂混合均匀，经过排气段除去混料中的挥发
性物质，进一步塑炼后经口模挤出料条，再经冷却、干燥
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• 应用： 广泛用于生产各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等。
• 优点： 1、能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固 • 性复合材料； 2、生产过程连续，自动化程度高； 3、工艺易掌握及产品质量稳定等。 缺点： 只能生产线型制品。
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10.1、FRTP粒料生产工艺及设备 短纤维增强FRTP是将玻璃纤维或其它纤维(长0.2 一7mm) 均匀地分布在热塑性树脂基体中的一种复合材料，其生产 工艺一般都要经过造粒和成型两个过程。
(1) 短切纤维原丝单螺杆挤出法
• 将短切玻璃纤维原丝与树脂按设计比例加入到单螺杆挤 出机中混合、塑化、挤出条料，冷却后切粒。对于粒料树脂， 要重复2—3次才能均匀。对于粉状树脂，则可一次挤出造粒 。 • 优点： • 纤维和树脂混合均匀，能适应柱塞式注射机生产。 • 缺点： • 玻璃纤维受损伤较严重；料筒和螺杆磨损严重；生 产速 度较低；劳动条件差，粉状树脂和玻璃纤维易飞扬。
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图11-18 塑料在普通螺杆挤出机中的挤出过程简图
复合材料成型工艺与设备
1
机筒
螺杆
5
43 2
图11-19 固体物料在螺槽中的熔融过程
1-熔膜；2-熔池；3-迁移面（分界面）；4-熔结的 固体粒；5-未熔结的固体粒子
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δ D
(1)正流
z h
x
t
φ
W
y
e
图11-20 螺杆几何构造 (2)逆流 (3)横流 (4)漏流
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(2)纤维长度和分散状态对性能影响 一般规律是纤维越长，制品强度越高。试验表明，当 玻纤长度小于0.04mm时，纤维不起增强作用。 纤维在制品中的分散状况对制品性能影响较大。一般 来讲，纤维分散越均匀，机械强度和热性能就越好，弹 性模量也有明显的增加，所以要保证纤维尽可能分散均 匀。
a、螺杆 （图11-26） 加料段L1，压缩段L2，均化段L3 (通常螺杆)
螺槽越来越浅。 图11-27 排气式螺杆 分为六段。 其它工艺参数见 P307
复合材料成型工艺与设备
b、机筒 工作过程中压力30～50MPa， 150～300℃ 机筒强度需强度高、耐腐蚀、耐磨损； 机筒外采用电阻加热和水冷却。
超高分子量挤出机
安装位置分
立式挤出机 卧式挤出机
目前用的最广泛的是卧式单螺杆和双螺杆挤出机。
复合材料成型工艺与设备
二、单螺杆挤出机（前11-25图） 其基本结构包括 （1）、加料装置 一般为锥形漏斗，其大小能容纳1小时用料为宜。 料斗内装有阀门，定量计算，卸除余料等装置。