第八章 复合材料的成型加工技术
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。
复合材料的成形工艺与性能优化
复合材料的成形工艺与性能优化在当今的工程领域，复合材料因其卓越的性能而备受青睐。
它们结合了不同材料的优点，具备高强度、高刚度、良好的耐腐蚀性和优异的热性能等。
然而，要充分发挥复合材料的优势，关键在于掌握合适的成形工艺以及对其性能进行优化。
复合材料的成形工艺多种多样，每种都有其特点和适用范围。
手糊成形工艺是一种较为传统的方法，它操作简单，成本相对较低，适用于小批量、形状复杂的制品生产。
在这个过程中，工人将增强材料（如纤维布）铺放在模具表面，然后手工涂刷树脂，使其浸润纤维。
但手糊成形的产品质量往往依赖于工人的技术水平，而且生产效率不高。
喷射成形工艺则是通过喷枪将短切纤维和树脂同时喷射到模具上，形成复合材料层。
这种方法可以提高生产效率，并且能够较好地控制纤维的分布。
然而，喷射成形的制品在纤维含量和性能均匀性方面可能存在一定的局限性。
缠绕成形工艺主要用于制造圆柱体或管状结构的复合材料制品。
通过将连续纤维浸渍树脂后，按照一定的规律缠绕在芯模上，可以获得具有较高强度和良好的轴对称性能的产品。
但该工艺对模具的要求较高，且较难制造形状复杂的构件。
拉挤成形工艺是将连续纤维通过树脂槽浸渍树脂，然后经过加热模具固化成形。
拉挤产品具有良好的轴向性能和较高的生产效率，常用于制造棒材、管材等长条状的复合材料。
除了上述常见的成形工艺外，还有模压成形、注塑成形等方法，它们各自在不同的应用场景中发挥着重要作用。
然而，仅仅掌握成形工艺还不够，为了获得性能更优的复合材料，还需要进行性能优化。
首先是材料的选择。
增强材料的种类、纤维的长度和直径、树脂的性能等都会对复合材料的最终性能产生影响。
例如，碳纤维具有高强度和高模量，但价格较高；玻璃纤维则相对便宜，但性能稍逊。
根据具体的使用要求和成本预算，合理选择材料是至关重要的。
纤维的排布方式也是影响性能的重要因素。
通过设计纤维的取向和分布，可以使复合材料在不同方向上具有所需的强度和刚度。
例如，在承受主要载荷的方向上增加纤维的含量和密度，可以显著提高材料的承载能力。
复合材料的成型工艺课件
注射成型工艺
注射成型工艺是将热塑性或热固 性复合材料加热至熔融状态，然 后通过注射机将其注入模具中，
冷却后脱模得到制品的工艺。
该工艺适用于制备大型、结构复 杂的制品，如家电外壳、汽车零
部件等。
注射成型工艺具有生产效率高、 自动化程度高等优点，但模具成 本较高，且对材料性能要求较高
。
层压成型工艺
层压成型工艺是将多层复合材料叠合 在一起，然后在压力和温度作用下使 其粘合在一起并成型的一种工艺。
随着科技的发展，对复合材料的 性能要求越来越高，复合材料成 型工艺正朝着高性能化的方向发
展。
智能化
智能化成型工艺能够提高生产效率 和产品质量，是复合材料成型工艺 的重要发展方向。
绿色化
环保意识的提高，对复合材料的生 产过程中的环保要求也越来越高， 绿色化成型工艺成为未来的发展趋 势。
复合材料成型工艺面临的挑战
。
体育器材领域的应用实例
总结词
轻量、高强度、耐用
VS
详细描述
体育器材领域也是复合材料应用的重要领 域，如滑雪板、羽毛球拍、自行车车架等 。这些应用主要得益于复合材料的轻量、 高强度和耐用等特性，能够提高运动器材 的性能和寿命。
05
复合材料成型工艺的发展趋势与挑战
复合材料成型工艺的发展趋势
高性能化
热压成型工艺的原理与特点
热压成型工艺原理
热压成型是利用热塑性复合材料的热塑性，在加热、加压条 件下，将材料加热至熔点或软化点，然后在压力作用下使材 料塑性变形并贴合在模具表面，冷却固化后形成所需形状的 制品。
热压成型特点
热压成型工艺具有生产效率高、制品尺寸精度高、表面质量 好等优点，适用于生产形状复杂、尺寸精度要求高的复合材 料制品。
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。
复合材料成型工艺
树脂基复合材料成型工艺介绍（1）：模压成型工艺模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。
它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。
模压成型工艺的主要优点：①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；②产品尺寸精度高，重复性好；③表面光洁，无需二次修饰；④能一次成型结构复杂的制品；⑤因为批量生产，价格相对低廉。
模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。
随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。
模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种：①纤维料模压法是将经预混或预浸的纤维状模压料，投入到金属模具内，在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。
该方法简便易行，用途广泛。
根据具体操作上的不同，有预混料模压和预浸料模压法。
②碎布料模压法将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块，然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。
③织物模压法将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液，然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。
④层压模压法将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，裁剪成所需的形状，然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。
⑤缠绕模压法将预浸过树脂胶液的连续纤维或布（带），通过专用缠绕机提供一定的张力和温度，缠在芯模上，再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。
⑥片状塑料（SMC）模压法将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料，然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。
⑦预成型坯料模压法先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料，将其放入金属模具中，然后向模具中注入配制好的粘结剂（树脂混合物），在一定的温度和压力下成型。
复合材料的成型工艺ppt课件
第二节 金属基复合材料(MMC)成形工艺
一、固态法
1.扩散黏结法(Diffusion Bonding) 如图9-2所示，扩散黏结是一种在较长时间、
较高温度和压力下，通过固态焊接工艺，使同类 或不同类金属在高温下互扩散而黏结在一起的工 艺方法。
2.形变法(Plastic Forming) 形变法就是利用金属具有塑性成型的工艺特点
2.复合材料的特点
(1)比强度和比刚度高 (2)抗疲劳性好 (3)高温性能好 (4)减振性能好 (5)断裂安全性高 (6)可设计性好
为 了 规 范 事 业单位 聘用关 系，建 立和完 善适应 社会主 义市场 经济体 制的事 业单位 工作人 员聘用 制度， 保障用 人单位 和职工 的合法 权益
第一节 复合材料简述
四 、 复 合 材 料 的 失 效 (Failure of Composite)
复合材料的失效一般是指其疲劳破坏过程。
1.制造加工损伤
此种损伤产生初始缺陷。，它包括：纤维铺设不 均，扭结、死扣等，树脂不均；纤维切断、错排； 固化不足；有孔隙、气泡；材质污染等。
2.使用引起的损伤
此种损伤导致缺陷发展。它包括：树脂裂纹或老 化；分层；纤维断裂；振动较大导致的纤维断裂； 温度变化较大；机加工产生内应力；碰撞等。
二、复合材料用原料
1.增强材料
(1)碳纤维(Carbon Fiber) (2)硼纤维(Boron Filament) (3)芳纶(Aramid Ring) (4)玻璃纤维(Glass Fiber) (5)碳化硅纤维(Silicon Carbide Fiber) (６)晶须(Whisker)
2.基体材料
3）基体能够很好地保护纤维表面，不产生表面 损伤、不产生裂纹。
复合材料成型加工技术---
设备：要求比RTM高，投资大
模压成型（Compression Molding）
将复合材料片材或模塑料放入金属对模中， 在温度和压力作用下，材料充满模腔，固 化成型，脱模制得产品的方法。
模具预热 模压料称量
涂刷脱模剂 预热
装模
压制 脱模
制品 检验 后处理
BMC模压 SMC、TMC模压 预浸料模压（层压）
为保证低的树脂粘度，纤维长度一般在0.5mm左 右
RRIM制品的刚度和抗损伤能力比RIM制品高，但 对结构件来说，还是较弱，RRIM制品多用于汽车 车体辅助件和仪表盘等
SRIM材料要求
纤维：短纤或长纤维预型件，通常为短纤 维预型件（RTM通常为长纤维预型件）
树脂：PU类低粘度，高反应活性（10100cp，RTM用UP和乙烯酯树脂粘度1001000cp）
主要成型方法包括注塑、挤出、模压 热固性塑料复合材料成型方法也被用于热
塑性塑料复合材料成型加工中，如手糊、 热压罐、长丝缠绕和拉挤成型等
缠绕成型（Tape winding）
热固性复合材料称为Filament winding 原料：热塑性预浸料片材（0.005in厚，
0.25-2in宽）、长丝混纤纱（commingled yarn）
湿法手糊成型（wet lay-up） 预浸料手糊成型（prepreg lay-up）
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。
复合材料的模压成型技术
复合材料的模压成型技术复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的材料，具有比单一材料更优越的性能。
模压成型是一种常用的复合材料制备技术，通过在模具中对复合材料进行加热和压力处理，使其固化成特定形状的产品。
下面将详细介绍复合材料的模压成型技术。
模压成型技术是一种传统且成熟的复合材料制备方法，适用于各种复材的生产。
其基本工艺包括：制备模具、预热模具、预切制复材、层堆压、模热固化、冷却脱模、再加工等步骤。
下面将分别介绍每个步骤的具体操作方法。
首先是制备模具。
模具是模压成型技术中非常重要的一部分，其质量和精度会直接影响最终产品的质量。
制备模具时，需要根据产品的要求设计和制造成型模具，通常采用金属材料制作，如铝合金、钢材等。
接下来是预热模具。
模具在使用前需要对其进行预热处理，以提高产品成型效果和减少模具损耗。
预热温度一般根据复合材料的热固化温度来确定，通常在50-100摄氏度之间。
然后是预切制复材。
复合材料通常是由纤维增强材料和树脂基体组成的，为了方便模压成型，需要将复材事先切成与产品形状相近的形状。
预切制复材时要注意保持纤维的方向和层间粘接质量，以确保最终产品的强度和性能。
层堆压是模压成型的核心步骤，也是影响成型质量的关键环节。
层堆压时，将预切制好的复材层叠放在模具中，注意纤维方向和树脂基体的均匀分布。
并在每一层复材之间涂上树脂胶水，以增强层间粘接力。
接着是模热固化。
层堆压好的复材在模具中进行加热和压力处理，以使树脂基体固化成型。
模具的温度和压力要根据树脂基体的热固化曲线和产品要求来确定。
一般情况下，模具温度在120-180摄氏度之间，压力在0.5-2.0MPa之间。
冷却脱模是使产品从模具中取出的最后一个步骤。
脱模时要注意避免产品变形和破损，可以采用自然冷却或水冷却的方法。
同时，也可以根据产品的要求进行一些后续处理，如修磨、修边、打孔等工艺。
最后是再加工。
模压成型的产品可能会因为形状和尺寸的要求不完全符合而需要进行一些再加工。
复合材料成型工艺(全套课件250P)
的混合物放入敞开的金属对模中，闭模后加 热使其熔化，并在压力作用下充满模腔，形
成与模腔相同形状的模制品；再经加热使树
脂进一步发生交联反应而固化，或者冷却使 热塑性树脂硬化，脱模后得到复合材料制品。
7
金属对 模准备
模塑料、 颗粒树脂
短纤维
制品
加热、加压 涂脱模剂 模压成型 加热 冷却
N，N’-二甲基苯胺
丙酮 玻纤 质量/份 100 1
1
180 270
硬脂酸锌
颜料 玻纤
2
3-4 46
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2.4.2 模压料的制备工艺：
由纤维（或织物）浸渍树脂制备模压料的生产工艺可分为：预混法、 预浸法
（1）预混法
a. 定义：是先将玻纤切成15-30mm，然后与一定量的树脂搅拌均匀，再经撕松、 烘干而制得。 b.特点：纤维松散且无定向、流动性好，制备过程纤维强度损失大。成型方法，在各种成型工
艺中所占比例仅次于手糊/喷射和连续成型，居第三位。
近年来随着专业化、自动化和生产效率的提高，制品成本不断 降低，使用范围越来越广泛。 模压制品主要用作结构件、连接件、防护件和电气绝缘等，广 泛应用于工业、农业、交通运输、电气、化工、建筑、机械等领域。 由于模压制品质量可靠，在兵器、飞机、导弹、卫星上也都得
13
2.4.1 模压料的组成：
短纤维增强材料 树脂基体材料 辅助材料 应用最多的是玻璃纤维； 应用最多的是酚醛、环氧树脂； 原材料 F-46环氧树脂 NA酸酐 质量/份 100 80
举例：模压料典型配方
原材料 616酚醛树脂 KH-550 乙醇 玻纤 质量/份 100 1 100 150 原材料 液体三聚氰胺树脂 KH-550
复合材料热压成型工艺
复合材料热压成型工艺
复合材料热压成型是一种常见的制备复合材料的工艺。
该工艺通常用于制备热固性树脂基复合材料，包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
具体的工艺步骤如下：
1. 准备材料：选择适当的树脂基质和纤维增强材料，并将其切割成适当的尺寸和形状。
2. 制备预浸料：将树脂基质浸渍到纤维增强材料中，使其充分浸润，并去除多余的树脂。
3. 配置层次结构：将预浸料按照设计要求层叠在一起，形成所需的复合材料结构。
4. 热压成型：将层叠好的预浸料放入预热的模具中，并施加压力和温度。
树脂基质将在高温下熔融，并在压力下浸润纤维增强材料，形成固化的复合材料。
5. 固化处理：在一定的时间和温度条件下，保持压力和温度，使树脂基质充分固化。
6. 冷却和脱模：待复合材料固化后，缓慢冷却至室温，并从模具中取出。
复合材料热压成型工艺具有工艺稳定、成型精度高、产品性能
优良等优点。
它广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。
材料复合材料的成型工艺
材料复合材料的成型工艺引言复合材料是由不同类型的材料组成的材料，通常包括增强材料（如纤维增强材料）和基体材料（如树脂基体）。
材料复合材料具有多种优点，如高强度、低重量和良好的耐腐蚀性。
成型是制造复合材料制品的关键步骤之一，它决定了最终产品的形状和性能。
本文将介绍材料复合材料的常见成型工艺。
手工层叠法手工层叠法是最简单、最常见的材料复合材料成型工艺之一。
该方法主要适用于制造小规模、非常规形状的复合材料制品，如样品和原型。
手工层叠法的步骤如下：1.准备增强材料和树脂基体。
2.将增强材料按照设计要求剪切成合适大小的片段。
3.在模具中涂抹薄膜，并轻轻排列层叠，将增强材料放置在树脂基体上。
4.使用刷子将树脂基体均匀地涂抹在增强材料上，使其湿润。
5.重复步骤3和4，直到达到所需的厚度和层数。
6.在达到所需厚度后，使用压缩工具将材料压实，以确保层与层之间的粘合。
手工层叠法的优点是简单易行、成本低廉。
然而，该方法的缺点是生产效率低且难以实现高度一致性。
预浸法预浸法是另一种常见的材料复合材料成型工艺。
该方法使用预先浸渍的增强材料，即将纤维材料浸泡在树脂中，以便预先饱和纤维。
预浸材料在生产过程中不需要手工涂覆树脂，这有助于提高生产效率和产品一致性。
预浸法的步骤如下：1.准备增强材料和预浸树脂。
2.将增强材料放置在浸泡槽或浸泡机中，确保增强材料充分浸泡在树脂中。
3.从浸渍槽中取出增强材料，将其挂起或放置在模具中。
4.使用挤出机或压铸机将预浸材料加热至树脂固化温度，并施加适当的压力和形状。
5.保持压力和温度一定时间，以使树脂固化。
预浸法的优点是生产效率高、产品质量一致。
然而，该方法的缺点是对设备要求较高，且预浸材料相对较贵。
压缩成型法压缩成型法是一种常用的材料复合材料成型工艺，可以用于制造具有平面形状的复合材料制品。
该方法适用于需要保持较高精度和表面质量的制品。
压缩成型法的步骤如下：1.准备增强材料和树脂基体。
2.将增强材料置于模具中，并使用手动或自动机械将其压实和固定。
(工艺技术)复合材料成型工艺
树脂基复合材料成型工艺介绍（1）：模压成型工艺模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。
它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。
模压成型工艺的主要优点：①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；②产品尺寸精度高，重复性好；③表面光洁，无需二次修饰；④能一次成型结构复杂的制品；⑤因为批量生产，价格相对低廉。
模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。
随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。
模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种：①纤维料模压法是将经预混或预浸的纤维状模压料，投入到金属模具内，在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。
该方法简便易行，用途广泛。
根据具体操作上的不同，有预混料模压和预浸料模压法。
②碎布料模压法将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块，然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。
③织物模压法将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液，然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。
④层压模压法将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，裁剪成所需的形状，然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。
⑤缠绕模压法将预浸过树脂胶液的连续纤维或布（带），通过专用缠绕机提供一定的张力和温度，缠在芯模上，再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。
⑥片状塑料（SMC）模压法将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料，然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。
⑦预成型坯料模压法先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料，将其放入金属模具中，然后向模具中注入配制好的粘结剂（树脂混合物），在一定的温度和压力下成型。
复合材料的加工成型技术研究
复合材料的加工成型技术研究从古至今，人类一直在开创新的材料领域，以满足不断繁荣发展的社会需求。
而复合材料作为新型的高性能材料，因其轻质、高强、高刚、高韧、高导等特点而逐渐得到了广泛的应用。
复合材料的加工成型技术也成为了研究的重点。
在这篇文章中，我们将从复合材料的基础知识以及加工成型技术方面进行探讨。
一、复合材料的基础知识复合材料，指的是由两种或以上的不同材料组合而成的材料。
通俗地说，就是将两种或以上的材料按一定比例复合制成一种新的材料。
这种新材料可以有原材料所具有的优点，同时又克服了原材料的一些缺点，从而获得了一种更优异的材料。
1.复合材料的分类按复合方式的不同，复合材料可以分为层间复合、表面复合、增强复合、夹杂复合、效应复合等多种类型。
其中，层间复合又可分为机械层间复合、化学层间复合和物理层间复合等三种，表面复合又可以分为物理表面复合和化学表面复合等两种类型。
2.复合材料的组成由于复合材料有多种类型，其组成也会有所不同。
但无论其类型如何，复合材料都由增强相和基体相两部分组成。
其中，增强相用于提高材料的机械性能，并承担力学作用；基质相作为载体固定增强相，并具有传递应力、保护增强相以及调整终极性能的功能。
二、复合材料的加工成型技术1.手工层压法手工层压法是通过手工叠放不同材料的纤维或薄片，再用压力和温度进行加工成型的一种工艺方式。
由于该工艺相对简单且易于操作，因此被广泛应用在各个领域中，如飞机、汽车、船舶、体育器材等制造领域。
2.预浸法预浸法是将所需成型复合材料浸入已经进行预浸的树脂中，使其完全浸润后进行加工的一种工艺方式。
其中，预浸的树脂含有一定的固体分和液态分，可以根据需要调整其比例，达到预定的固化效果。
这种工艺既可以进行手工操作，也可以采用机械化方式进行，能够大大降低成本，提高产品的质量。
3.自动制造法自动制造法是采用计算机控制等技术，对复合材料进行自动化加工的一种工艺方式。
主要包括纺织制造、乳液和涂覆制造、注塑制造等几个方面。
复合材料的成型加工技术
二、增强材料及其表面处理
（一）玻璃纤维及其织物 1、玻璃纤维：是由玻璃高温拉丝制成，其强度
高于块状玻璃。 主要成份：铝硅硼酸盐和钙钠硅酸盐。
２、玻璃纤维及其织物的制造 １） 玻璃纤维的制造工艺 玻璃球→坩锅→熔化→流出→牵伸→喷浆料
（润滑、耐磨、保护）→卷取
增强塑料性能优越：
1. 密度低、比强度高； 2. 绝热性好； 3. 耐化学腐蚀性强； 4. 介电性能优良。
当然，增强塑料也存在不足之处：弹性模量 低、受力时有较大变形、表面硬度低、耐温性能 差、容易老化等。
增强塑料的基本组成
增强材料：常用的底材有纸张、棉布、木材薄片、 玻璃布或玻璃毡、石棉毡和石棉纸、合成纤维的 织物以及碳纤维及陶瓷纤维等，增强材料如纤维、 片状无机物。
间歇式处理：温度偏低而时间长，可采取 280℃和15－25min。
C、化学处理法： 1、后处理： 玻璃纤维／织物→热处理（浆料留量<1%）→
偶联剂处理→水洗→烘干。纤维表面有一层偶联 剂，最通用的方法。
2、前处理法：将偶联剂加在浆料中，以便偶 联剂在拢丝过程中就附在玻璃纤维的表面上
3、迁移法：方法将偶联剂按一定等例直接加 到树脂中，再经过浸胶涂覆使其与玻璃纤维/织物 发生作用。
如印刷电路版用的覆铜层压板
1. 浸渍
常用树脂:
层压塑料制品常用树脂有：酚醛树脂、环氧树 脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂、氨基树脂等， 此外也有少数其它品种树脂，如DAP树脂、二苯醚 甲醛树脂、芳烷基醚甲醛树脂、糠醛丙酮树脂、聚 酰亚胺树脂等。
1、聚酯树脂 优点：优越电性能、透明性、抗水、酸性。
缺点：耐热性差、表面不光滑（增强用纤丝 在表面突出、露纤） 2、环氧树脂： 用酸酐/胺类固化剂
复合材料成型
复合材料成型复合材料成型是将两种或多种不同材料通过加工方法结合在一起形成具有新的性能和功能的材料。
复合材料相对于传统的单一材料具有更好的力学性能、耐热性、耐腐蚀性以及轻量化等优势，在航空航天、汽车、建筑等领域有着广泛的应用。
复合材料的成型过程一般包括预成型、预浸料、层压和固化四个步骤。
预成型是将预制的纤维或纤维布放置在成型模具中，根据产品的形状和结构要求进行排列并固定。
预成型的方法有手工层压、机械层压以及自动控制等多种方式。
预浸料是将树脂浸渍到纤维中，使其充分浸透并固定在纤维上。
预浸料根据不同的树脂类型和加工要求，可以使用不同的方法进行浸渍，包括浸渍法、涂覆法、喷涂法等。
层压是将经过预浸料的纤维层叠在一起，根据产品的设计要求进行逐层叠加。
层压的方式有手工层压和自动控制两种，手工层压主要依靠工人的经验进行，而自动控制则通过计算机控制的机器进行。
固化是指在层压完成后，通过加热或其他方式，使树脂固化成为硬质状态，与纤维紧密结合。
固化的方式根据不同的树脂类型有所不同，常见的固化方式有热固化和光固化两种。
在整个成型过程中，控制好每个工艺环节的参数非常重要。
首先，在预成型过程中，需要根据产品的形状和结构要求进行纤维的排列和固定，确保纤维的布置均匀且各个层次之间有良好的粘结。
其次，在预浸料过程中，需要确保纤维充分浸渍，并且树脂的浓度均匀，以提高复合材料的性能。
在层压过程中，需要控制好层压的压力和温度，以保证复合材料的密实度和强度。
最后，在固化过程中，需要根据树脂的固化特性，进行适当的加热或光照，以确保树脂能够完全固化。
总的来说，复合材料的成型过程复杂且要求严格，但只有通过精细的控制和操作，才能制造出具有良好性能的复合材料制品。
随着技术的不断发展，复合材料成型技术将会越来越成熟和先进，为各个领域的应用提供更多的可能性。
复合材料成型
复合材料成型复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的一种新型材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。
复合材料的成型工艺是其制造过程中的关键环节，本文将介绍复合材料成型的工艺流程及常见的成型方法。
首先，复合材料的成型工艺流程包括预处理、成型和固化三个主要步骤。
预处理阶段包括原材料的选择和处理，通常包括树脂基体、增强材料和填料的配比和混合，以及模具的准备。
在成型阶段，预处理好的材料被放入模具中，并经过压缩、挤压或注射等方式进行成型。
最后，成型好的产品需要进行固化处理，通常是在高温和高压下进行，以确保产品的性能和质量。
其次，复合材料的成型方法主要包括手工层叠成型、压缩成型、注射成型和挤压成型等几种。
手工层叠成型是最简单的成型方法，适用于一些形状简单的产品，但生产效率低下。
压缩成型是将预处理好的材料放入模具中，然后通过压缩机进行成型，适用于生产一些中小型的产品。
注射成型是将树脂基体和增强材料混合后，通过注射机将混合物注入模具中，适用于生产一些复杂形状的产品。
挤压成型是将预处理好的材料放入挤压机中，通过挤压机的挤压成型头进行成型，适用于生产一些长条状的产品。
最后，复合材料成型工艺的发展趋势是自动化、智能化和绿色化。
随着科技的不断进步，自动化设备和智能化系统将逐渐取代传统的手工操作，提高生产效率和产品质量。
同时，绿色环保的要求也将推动复合材料成型工艺向着低能耗、低排放的方向发展，减少对环境的影响。
综上所述，复合材料成型是复合材料制造过程中的关键环节，其成型工艺流程包括预处理、成型和固化三个主要步骤，成型方法包括手工层叠成型、压缩成型、注射成型和挤压成型等几种，未来的发展趋势是自动化、智能化和绿色化。
希望本文的介绍能够为复合材料成型工艺的研究和应用提供一些参考和帮助。
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（3）按基体材料 聚合物基复合材料 金属基复合材料 无机非金属基复合材料 （4）按材料作用 结构复合材料 功能复合材料 3.特点 协同效应 性能可设计性 可制成所需任意形状产品，避免多次加工工序
二、聚合物基复合材料的成型加工技术
成型固化工艺：
成型：将预浸料根据产品要求，铺置成一定 形状，一般就是产品形状
易满足产品设计要求，可在一些部位增补增 强材料
生产率低，环境差，不易控制产品质量
2.模压工艺
将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混 合物放入敞开的金属对模中，闭模后加热使 其熔化，并在压力下充满模腔，形成与模腔 相同形状制品，再经加热使树脂进一步发生 交联反应固化，或冷却使热塑性树脂硬化， 脱模得复合材料制品
压力制度：成型压力、加压时间、放 气等
固化时间
3.RTM工艺 树脂传递模塑 （1）工艺过程 将液态热固性树脂及固化剂，由计量设备
分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀， 注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内， 经固化、脱模后加工成制品。 （2）特点
图 19-7 几种工艺的关系
主要设备投资少； 生产的制品两面光滑、尺寸稳定；
5.连续缠绕成型工艺 连续纤维或带经过树脂浸胶后，按一定规律缠绕
到芯模上，然后在加热或常温下固化，制成一 定形状制品 （1）工艺过程
（2）特点及应用
图 19-9 缠绕工艺流程图
纤维能保持连续完整,按预定要求排列的规整 度和精度高;
可实现等强度设计; 比强度、比模量高; 质量较稳定，生产效率较高；
连续纤维增强金属基复合材料：预制片热轧 成板
5. 爆炸焊接法 （二）液态法 1.压铸、离心铸造、熔模铸造 （1）压铸： 高压下将液态金属基复合材料注射入铸型凝
固后成型 可制造表面质量高、尺寸精度高的CM铸件 适于大批量生产 主要用于汽车、摩托车等零件
（2）离心铸造 利用铸型旋转产生的离心力使溶液中密度
丝等） 6 .共喷沉积法 （1）原理及过程 （2）特点及应用 颗粒增强复合材料 7.热喷涂法 等离子喷涂、氧-乙炔焰喷涂
（三）其它制造方法 1.原位自生成法
增强材料在CM制造过程中在基体中生成和生 长的方法 定向凝固共晶CM 反应自生成CM 2.物理气相沉积法 材料源的不断汽化和在基体材料上的冷凝、沉积， 最终获得涂层 真空蒸发 溅射 离子喷涂
成本低
主要用于批量生产陶瓷短纤维、颗粒、晶须 增强铝、镁基复合材料
4.液态金属搅拌法 （1）工艺过程
将颗粒直接加入到基体金属熔体中，通过一定 方式的搅拌使颗粒均匀地分散在金属熔体中 并与之复合，然后浇注成锭坯、零件等
（2）存在的困难及解决途径 1）困难：
粒径小，增强效果显著，但浸润性下降，颗 粒不易进入和均匀分散在金属熔体中
第八章 复合材料的成型加工技术
一、复合材料简介 1.复合材料 两种或两种以上物理和化学性
质不同的物质组合而成的一种多相固体 材料
组分材料相对独立 性能具有协同效应 组成：基体、增强材料 2.分类 （1）按增强材料形态 连续纤维复合材料 短纤维复合材料
粒状填料复合材料 编织复合材料 （2）按增强纤维种类 玻璃纤维复合材料 碳纤维复合材料 有机纤维复合材料 金属纤维复合材料 陶瓷纤维复合材料
b.增强材料的选择 玻璃纤维及织物、碳纤维及织物、芳纶纤维等 c. 脱模剂 内脱模剂 外脱模剂：薄膜型：聚酯薄膜、聚乙烯醇
薄膜、玻璃纸 混合溶液型：聚乙烯醇溶液 蜡型：石蜡、硅酯、凡士林等
2）模具设计与制造
a.分类
单模、对模
整体式、拼装式
图 19-2 手糊成型模具分类
b.模具材料
玻璃钢、木材、石膏-砂、石蜡、金属等
a.装模 使物料流程最短 对狭小流道及“死角”处，需预先铺设料
据制品使用受力情况，排列取向纤维，充分 发挥纤维的增强作用
物料铺设尽量均匀以改善制品的均匀性 尽可能使物料中纤维沿其流动方向取向
b.压制 压力制度、温度制度、固化时间
温度制度：装模温度、升温速度、最 高温度、恒温、降温及后固化温度等
3）原材料准备
a.胶液准备
胶液粘度 适宜
凝胶时间 指一定温度条件下，从粘流态失 去流动性变成软胶状态的凝胶所需的时间
b.增强材料准备 表面处理 裁剪 简单件按模具型面展开图制成样板，
按样板裁剪；复杂件，分割成几部分，分别 制样板，再裁剪 注意布的经纬方向 c.胶衣糊准备 用来制作表层胶衣层的 耐水性、自熄性、耐热Βιβλιοθήκη 、柔韧耐磨性等（2）特点及应用
生产效率高，便于实现自动化；
制品重增强材料的含量一般为40％～ 80％，能充分发挥增强材料作用，产 品质量稳定；
不需要或仅需要进行少量加工； 制品的纵向和横向强度可任意调节； 树脂损耗少； 强度可根据需要切割。
7.挤出成型 （1）工艺过程 热塑性树脂 粒状增强材料 过程： 加料、塑化、 成型、定型
3.制造方法分类 （1）固态法 （2）液态法 （3）其他制造法 （一）固态法 1.粉末冶金法 （1）工艺过程
图 19-13 粉末冶金法制造金属基复合材料的工艺流程图
(2)特点及应用
金属基体必须制成金属粉末
制备非连续增强体金属基复合材料
增强体含量不受限制
2.热压法(热压扩散结合法)
(1)工艺过程
（2）特点及应用
图 19-11 挤出成型示意图
1． 转动机构；2。止推轴承；3。料斗；4。冷却系统； 5。加 热器 ；6。 螺杆 ；7。 机筒 ；8。 滤板 ；9。 机头 孔 型
8.注射成型工艺 （1）工艺过程 粒状热塑性树脂（广）、热固性树脂 短纤维
步骤：加料、熔化、混合、注射、冷却硬化、 脱模
3.化学气相沉积法
化合物以气态、在一定的温度下发生分解或化 学反应，分解或反应产物以固态沉积在工件 上得涂层
四、陶瓷基复合材料的成型加工方法
固化过程：凝胶阶段、定型阶段（硬化阶 段）、熟化阶段（完全固化阶段）
b.固化度控制
固化度表明热固性树脂固化反应程度，以百 分率表示；
巴柯硬度;
通过调控树脂胶液中的固化剂含量和固化温 度来控制固化度
图 19-1 手糊成型工艺流程
6）脱模、修整与装配 *工艺流程 （2）特点 可生产尺寸大、批量小、形状复杂件 设备简单、投资少 工艺简单
固化：使已铺置成一定形状的叠层预浸料， 在温度、时间和压力等因素影响下，使形状 固定下来，并能达到预计性能
1.手糊工艺 （1）工艺过程 1）原材料选择
a.聚合物基体 要求：能在室温下凝胶、固化，并在固化中
无低分子物产生 能配制成粘度适当的胶液 无毒或低毒 价格低 主要有:不饱和聚酯树脂 环氧树脂 聚酰亚胺 聚马来酰亚胺
（2）特点及应用 适用面广 可直接制成CM零件 无气孔、缩孔等，组织致密，性能好 简单易控，但设备复杂
3.挤压铸造法 （1）工艺过程 通过压机将液态金属压入增强材料的预制件中 压力比真空压力浸渍法高得多 工艺参数 （2）特点及应用 增强材料不需表面处理
熔体与增强材料在高温下接触时间短，不会 发生严重界面反应
强烈搅拌易造成金属的氧化、吸气
2）解决途径 加合金元素，提高浸润性 颗粒表面处理，提高浸润性，减少气孔
真空、惰性气体保护来防止金属熔体的氧化、 吸气
有效的机械搅拌 （3）特点及应用 简单、价廉
适用于工业规模生产颗粒增强金属基复合材料的 主要方法
5.液态金属浸渍法（连铸法） 液态金属连续浸渍长纤维的复合材料预制件（带、
设备投资大
适于制作承受一定内压的中空型容器，如固 体火箭发动机壳体、压力容器、大型贮罐、 管道等，还可制造异型截面型材和变截面型 材
6.拉挤成型工艺 （1）工艺过程
图 19-10 卧式拉挤成型过程原理图
树脂要求粘度低，适用期长，以热固性树 脂为主
过程：纤维输送、纤维浸渍、成型与固化、 夹持与拉拔、切割
允许制品带有加强筋结、镶嵌件和附着物， 可将制品制成泡沫夹层结构，设计灵活；
制造模具时间短； 对树脂和填料的适用性广泛； 生产周期短，劳动强度低，原料损耗少； 产品后加工少； 闭模成型，环境污染小。
4.喷射成型 （1）工艺过程
图 19-8 喷射成型工艺流程
（2）特点 利用粗纱带玻璃布，降低了材料费用 生产效率比手糊法高2~4倍 无搭缝，制品整体性好 减少了飞边、裁屑和胶液剩余损耗 树脂含量高、制品强度低、现场粉尘大
（2）特点及应用
9.层压成型工艺 （1）原材料 基体：热固性树脂、有机硅树脂
增强材料：玻璃布、纸、棉布
（2）工艺过程
连续片状增强材料、树脂（表面处理或干 燥）浸渍烘干剪裁 叠块层压 脱模 修整
（3）特点及应用
三、金属基复合材料的成型加工 1.对制造技术的要求 2.制造上的难点及解决途径 （1）难点 制造温度高，界面反应控制困难 金属基体与增强材料间的浸润性差
按制件形状、纤维体积密度及增强方向要求,将金 属基复合材料预制条带及基体金属箔或粉末布, 经裁剪、铺设、组装，在低于复合材料基体金 属熔点的温度下加压并保持一定时间，通过扩 散形成良好界面结合
（2）特点及应用 质量好 连续纤维增强金属基复合材料最具代表性一
种常用的固相复合工艺 3.热等静压法 热压一种，惰性气体加压 （1）工艺过程
（1）模压料
片状模压料（SMC）
团状模塑料（DMC）
散状模塑料（BMC）
图 19-4 片状模塑料制造过程示意图
图 19-5 模压成型工艺流程
（2）模压工艺流程 1）压制前准备 a.模压料预热和预成型
加热：改善模压料的工艺性能；缩短固化时间，降 低成型压力
预成型
b. 装料量的计算 c. 脱模剂的选用 内外结合 2）压制 粘流、凝胶、硬固三阶段
将增强材料按设计要求的含量、方向均布于 基体中
（2）解决途径 增强材料表面处理