复合材料工艺及设备完整版课件
复合材料成型工艺与设备之模压设备(PPT 36页)
5.1 概述
5.1.1 模具的作用 要求
模压成型的主要工艺设备，使能 制造出一定形状、尺寸、外观及各 种性能均满足设计要求的制品。
(1) 能承受20一80MPa的高压； (2) 能耐成型时模塑料对模具的摩擦；
(3) 在175—200℃温度时，其硬度应无显著下降； (4) 能耐模塑料及脱模剂的化学腐蚀； (5) 表面光滑； (6) 尺寸符合制品要求； (7) 在结构上要有利于模压料的流动及制品的取出，并能 满足工艺操作上的要求。
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30、如果你相信自己，你可以做任何事 。
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31、天空黑暗到一定程度，星辰就会熠 熠生辉 。
•
32、时间顺流而下，生活逆水行舟。
•
33、生活充满了选择，而生活的态度就 是一切 。
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34、人各有志，自己的路自己走。
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35、别人的话只能作为一种参考，是不 能左右 自己的 。
•
36、成功来自使我们成功的信念。
一个水平分型面敞 开式压模
两个水平分型面闭 合式压模
为减少溢料量，密合面应光滑平整。为了减薄毛边 厚度，密合面面积不宜太大，可设计成紧围在制品周边 的环形。
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不溢式压模配合形式：凸凹 模之间不存在挤压面，凸凹模之 间需要留有一定的间隙(0.025～ 0.075mm)，便于气体排出和溢 料，并有利于开模。
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使用液压系统的另外一个好处就是能使力量成倍的增加。在液压系 统中只需要改变一个活塞和液压缸的尺寸。
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分类
A 以控制方式分类
(1) 手控式
采用手动方法控制液压系统中的阀及启 闭各种电器装置来实现操作。
(2)半自动式
除了加料及取出制品外，其 余有关压力操作加压、保压、泄 压，制品顶出及温度、压力、时 间的控制都自动进行。
复合材料工艺及设备原材料优秀课件
产品性能、用途差异很大，其形态可从极 低的粘度到高熔点的固体.
1. 环氧树脂的特性
（2）固化容易 根据实际要求选用不同的固化剂和环
氧体系，可在0--180°C范围内快速或缓慢 固化。
1. 环氧树脂的特性
（3）成型收缩率低 固化时无水或挥发物发生，因而收缩
通用型树脂主要是邻苯型不饱和聚 酯树脂，亦包括部分间苯型不饱和聚酯 树脂，它们大多用于手糊玻璃纤维增强 塑料制品。
(2)耐热型树脂
要求不饱和聚酯树脂在高温下应用 ，热变形温度较低的通用型树脂就不适 用。
耐热型树脂的热变形温度应不小于 110℃。
(3)耐化学型树脂
这类树脂具有优异的耐腐蚀性能和 耐水性能，商品树脂主要有双酚A型不 饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、间苯型不 饱和聚酯树脂和卤代聚酯树脂等。
复合材料工艺及设备原材 料
原材料：基体材料 增强材料 添加剂
聚合物基 复合材料
金属基 复合材料
基体材料
无机非金属基 复合材料
聚合物基体材料： 热固性树脂、热塑性树脂、橡胶
增强材料：
各种纤维，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶 纤维、高密度聚乙烯纤维等。
2、1 基体材料
热固性树脂
1.不饱和聚酯树脂 2．环氧树脂 3. 酚醛树脂 热塑性树脂
• 酚醛树脂复合材料尤其在宇航工业方面（空间飞 行器、火箭、导弹等）作为瞬时耐高温和烧蚀的 结构材料有着非常重要的用途。
2.1.4 其它热固性树脂
1. 三聚氰胺甲醛树脂 三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺和
甲醛缩聚而成的热固性树脂。 用玻璃纤维增强的三聚氰胺甲醛层压
板具有高的力学性能、优良的耐热性和 电绝缘性及自熄性。
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。
复合材料工艺详解(共35页)
复合材料(fù hé cái liào)工艺详解——热固与热塑树脂(shùzhī)热固性树脂(shùzhī)成型工艺手糊成型(chéngxíng)工艺（手糊类）手糊成型：用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型，室温（或加热）、无压（或低压）条件下固化，脱模制成品的工艺方法。
1.原料：①树脂：不饱和聚酯树脂，环氧树脂；②纤维增强材料：玻纤制品（无捻粗纱、短切纤维毡、无捻粗纱布、玻纤细布、单向织物），碳纤维，Kevlar纤维；③辅助材料：稀释剂，填料，色料。
2.工艺过程：2.1 原材料准备2.1.1胶液准备胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。
①手糊成型的胶液粘度控制在0.2Pa·s～0.8Pa·s之间为宜。
环氧树脂可加入5%～15%（质量比）的邻苯二甲酸二丁酯或环氧丙烷丁基醚等稀释剂进行调控。
②凝胶时间：在一定温度条件下，树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂，从粘流态到失去流动性，变成软胶状态的凝胶所需的时间。
手糊作业前必须做凝胶试验。
但是胶液的凝胶时间不等于制品的凝胶时间，制品的凝胶时间不仅与引发剂、促进剂或固化剂有关，还与胶液体积、环境温度与湿度、制品厚度与表面积大小、交联剂蒸发损失、胶液中杂质的混入、填料加入量等有关。
2.1.2增强材料的准备手糊成型所适用增强材料主要是布和毡。
需要注意布的排向，同一铺层的拼接，布的剪裁。
2.1.3胶衣糊准备胶衣树脂的性能指标：外观：颜色均匀，无杂质，粘稠状流体；酸值：10mgKOH/g～15mgKOH/g（树脂）；凝胶时间：10min ～15min；触变指数(zhǐshù)：5.5～6.5；贮存(zhùcún)时间：25℃ 6个月2.1.4手糊制品厚度(hòudù)与层数计算①手糊制品(zhìpǐn)厚度t:制品（铺层）的厚度；m：材料质量，Kg/m2；k：厚度常数，mm/(Kg·m-2)材料厚度常数k表材料性能玻璃纤维E型 S型 C型聚酯树脂环氧树脂填料-碳酸钙密度（Kg/m3）2.56；2.49；2.45 1.1；1.2；1.3；1.4 1.1；1.3 2.3；2.5；2.9k[mm/(Kg·m-2)]0.391；0.402；0.408 0.909；0.837；0.769；0.714 0.909；0.769 0.435；0.400；0.345②铺层层数计算A：手糊制品总厚度，mm；m f：增强纤维单位面积质量，Kg/m2；kf：增强纤维的厚度常数，mm/(Kg·m-2)；kr：树脂基体的厚度常数，mm/(Kg·m-2)；c：树脂与增强材料的质量比；n：增强材料铺层层数。
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
14
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
1复合材料工艺及设备-33页精选文档
复合材料工艺及设备教学参考资料（图表部分）武汉理工大学材料学院彭进波表1-7 为几种主要成型工艺的特点及条件，供选择成型方法时参考表1-7 主要成型工艺比较表1-8为主要成型方法的技术经济比较。
表1-8 主要成型方法的技术经济分析注：1—最低；10—最高。
表3-13 顺酐型通用不饱和聚酯树脂表3-6 常用的胺类固化剂注：不包括锅炉费用例2、年产600艘丈—35渔船的手糊工艺车间设计请看图4.1-2表4.1-2 设备金额概算注：不包括炉锅费用根据武汉地区单层厂房建筑费用，6米柱顶厂房建筑费用为200元/米2，4米柱顶按150元/米2计算。
1. 生产用房投资生产用房面积设计为972M2，其投资金额=200×972=194400元。
2. 生产用房和辅助用房投资生产用房设计面积为240M2，辅助用房设计面积为144M2，其投资金额=150×（240+144）=57600元。
则车间建筑面积总投资金额=19400+57600=252000元3. 完工场地清理费用=2000元4. 施工单位机构转移费=2000元则车间建筑工程总投资金额=252000+151+2000=254151元（二）设备投资费用器具费用表4.1-11 主要设备的概算设备备件费用=79250×3%=2378元设备运输费用=（79250+2378）×6%=4898元酚醛树脂的重量比为7∶3的条件下进行。
为了探求酚醛（锌）树脂用量的影响，试验了环氧：酚醛=6∶4时P 、P 11与t 的关系，其结果见图6和图7。
根据图2和图7数据求得不同温度下固化过程中不溶性树脂生成速度常数见表3。
由表3可以看到，酚醛（锌）树脂用量越大，不溶性树脂生在速度常数也越大。
当环氧∶酚醛由7∶3增至6∶4时，K 增加一倍左右。
图6 环氧∶酚醛（锌）7*=6∶4时不溶性树脂含量与时间的关系1-120℃；2-140℃；3-160℃图7 环氧∶酚醛（锌）=6∶4时固化过程中P11和时间的关系 1-120℃；2-140℃；3-160℃不同配比下环氧-酚醛（锌）7*不溶性树脂生成速度常数（K×103） 表3填料在玻璃钢成型工艺中的作用 济南市建筑材料科学研究所 李厚德填料被作为橡胶的一种极其重要的辅助材料，它的作用已为人们所熟知。
复合工艺 ppt课件
1－涂布机
2－放卷机
3－干燥通道 4－收卷机
5－冷却工位 6－复合机
7－放卷机
特点
1.适用基材范围广。 2.有良好的粘合性能，再加热时也不会剥离。 3.操作简单，生产效率高。 4.粘合强度大，并有良好的耐热性和耐化学药品性，可用作耐高温蒸煮袋等。 5.成本高，有溶剂残留和环境污染问题。
粘合剂的种类
单联式挤出复合工艺流程图
1－放卷
2－导棍
3－效形辊 4—烘箱
5－空隙 6－T型模头 9－夹紧辊 10－冷却辊
7－挤出机 8－塑模板 11－夹层基材 12－收卷
双联式挤出复合工艺流程图 1－放卷 2－导辊 3－效形辊 4－烘箱
5－挤出机 6－夹层基材 7－挤出机 8－收卷
特点
.主要使用LDPE树脂作 为黏合剂。 2.PE既是粘合剂又作为 复合结构层，生产成本 较低。 3.从挤出到复合一次完 成，生产效率高。 4.挤出复合温度高，其 复合薄膜比手法复合薄 膜柔软。
过大会使得温度损失加 大，影响复合牢度 一般控制在50-150mm
复合速度
速度越快，涂覆层约薄， 黏合强度降低 根据复合强度要求而定 一般控制在150m/min以下 冷却温度 冷却辊表面一般为20-35度
挤出复合常见故障和解决方法
透明度不佳
原因：挤出温度过高， 冷却不足，聚乙烯牌 号不合适 涂层厚度不均
原因：出膜口温度不 均匀，出料不够，波 形出料
调节机头温度，口模 间隙、消除薄点，提 高上膜两端温度 缩孔龟裂
挤出温度过低，塑化 不良，不同树脂混合
–先印刷再复合，印刷层被夹在基 材中间，既增加印刷的色泽和牢 固度，又避免油墨中有害物质对 内装物的危害。
复合的方法与工艺
2019年复合材料工艺及设备.ppt
刘雄亚 谢怀勤 主编 武汉工业大学出版社
第一章 绪论
课件
1.1
第一章 绪论
1.1 复材发展的概况
说明：复合材料（Composite Materials ）， 以
复 下简称CM
材 一、CM的定义
发 （各教科书说法不同，意见基本一致，没有完全统一 展 的说法）
的 概
广义的定义：
况
CM是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的 工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材
• 力学设计——给制品一定的强度和刚度
的 • 功能设计——给制品除力学性能外的其他性能
基 本
例如：化工厂的天窗
性 能
正是由于复合材料的可设计性，我们可以根据制品的 需要重点设计某一种或几种物理性能，一些不需要的性能 可以不去考虑，从而降低总成本。
第一章 绪论
课件
1.2 CM
3、工艺性能好
复合材料的工艺性能十分优越，其成型方法多种多样，成型 条件机动灵活。
的
材料名称
基
钢
本
性
铝
能
玻纤/聚酯CM
碳纤/环氧CM
比强度 0.13 0.17 0.53 1.03
比模量 0.27 0.26 0.21 0.21
第一章 绪论
课件
1.2 CM
• 2、可设计性好 是复合材料区别于传统材料的根本特点之一。
• 可设计性是指：设计人员可根据所需制品对力学及其它性 能的要求，对结构设计的同时对材料本身进行设计。具体 体现在以下两个方面：
的 基 本
• •
•
2 、基体材料的性能及含量 3 、界面的结合情况 燃烧性能主要取决于2、3
复合材料工艺及设备 ppt课件
增强材料
涂脱模剂
原材料 手糊成型
固化 脱模制品检验 后处理专用47手糊工艺视频
专用48定义：用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺专用6树脂基复合材料
玻璃/酚醛 高硅氧/酚醛 涤纶/酚醛 碳/酚醛 碳/环氧 蜂窝夹层结构复合材料 经编复合材料 多维整体编织织物复合材料 耐高温树脂基料
碳基复合材料：
整体毡碳/碳 低密度碳/碳 多维整体编织碳/碳
陶瓷基复合材料：
石英织物增强，纤维在闭模中铺好，树脂在重 力或外压的作用下注入模子。
工艺因素：
(1)树脂对纤维的完全浸润 (2)树脂粘度 (3)树脂与纤维之间的界面的表面张力 (4)纤维体积百分数高，直径细小，完全浸 润需长时间和高压。专用342、预浸润
第一步：生产预浸料 把纤维和树脂铺在两张硅化纸或塑料薄膜之间，再 对它加压或辊压，确保压实和纤维浸润，然后部分 固化得到浸有树脂的纤维带或片。 该步工艺优点：单向层中的纤维定向程度极好。
纤维的原子排列，化学性能 高分子基体的分子结构和化学组成 例： 纤维的高模量、高强度性能使它成为理想的负荷 载体，但必须有一种模量较低的基体把它牢固地 粘结起来，使任何一根纤维的断裂，对整体的强 度影响不大。这就要求纤维对基体有良好的浸润 性，但玻纤和碳纤对树脂的浸润性是相当差的， 表现在层间剪切上。
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
绪论
复合材料分类
金属基复合材料 树脂基复合材料 无机非金属基专用5金属基复合材料
金属基复合材料
硼/铝复合材料 碳化硅纤维/铝复合材料