复合材料的成型技术

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
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
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；
• 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
• 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
• 主要设备投资少； • 生产的制品两面光滑、尺寸稳定；
• 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
d.制品的厚度与层数计算 4）糊制 a.刷胶衣 涂刷或喷涂 b.结构层的糊制 胶衣层全部凝胶后开始 c.铺层控制 • 纤维尽可能连续 • 拼接 对接 • d.铺层的二次固化拼接
图 19-3 各层接缝示意图
5）固化 a.不饱和聚酯树脂的固化及工艺 • 引发剂：分解产生游离基 • 促进剂：使引发剂在较低温度下产生大量游
• 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
（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
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
复合材料的成型技术
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
• 团状模塑料（DMC）
• 散状模塑料（BMC）wk.baidu.com
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
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
（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；
离基 • 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 • 易满足产品设计要求，可在一些部位增补增
玻璃钢、木材、石膏-砂、石蜡、金属等
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、耐热性、柔韧耐磨性等
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
（1）模压料
• 片状模压料（SMC）