复合材料拉挤成型实例 共44页PPT资料

9.2 拉挤成型的特点
（1）自动化、连续化生产工艺； （2）生产效率高，可多模多件； （3）拉挤制品中纤维含量可高达80%，浸胶在张力下进行，能充分发挥连 续纤维的力学性能，产品强度高； （4）制品纵、横向强度可任意调整，可以满足不同力学性能制品的使用 要求； （5）制品性能稳定可靠，波动范围在±5％之内； （6）原材料利用率在95％以上，废品率低 ； （7）不能利用非连续增强材料； （8）产品形状单调，只能生产线形型材（非变截面制品），横向强度不 高。
模具设计的好坏，直接影响拉挤过程中所用牵引力大小，若牵引阻力 过大，易造成机械事故。经常因某段模具被拉毛，表面不够光滑，树脂 易固化，造成牵引机履带与轮之间打滑，致使玻璃纤维都固化在模具中， 牵引机拉不动。
成型模具按结构形式可分为整体成型模具和组合式成型模具两类。整体模具 是由整体钢材加工而成，一般适用于棒材和管材。组合成型模具有上、下模 对合而成。这种类型的模具易于加工，可生产各种类型的型材，但制品表面 有分型线痕迹。 空腹制品采用芯模。芯模一端固定，另一端悬臂伸入上、下模所形成的空间， 与上、下模一起构成产品所需的截面形状。为减少脱模时芯模产生的阻力， 芯模尾部加工成1/300~1/200的锥度，较大的芯模应考虑采用模心加热装置。
复合材料 成型与加工技术
曾竟成 教授 杜 刚 讲师
第9章 拉挤制备技术（Pultrusion Process） 9.1 拉挤制备技术含义：
拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维束、带或布等，在牵 引力的作用下，通过挤压模具成型、固化，连续不断地生产长度不限的 玻璃钢型材。这种工艺最适于生产各种断面形状的型材，如棒、管、实 体型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（门窗型材、叶片等） 等。
固化区：
拉挤模具 (die) ：赋于工件的形状 加热装置： 电热板 电波加热 热油循环
辅助加热：在含浸纤维入模口之前先行预加热（微波加 热） 。 优点：树脂所需热传导的时间缩短，模具长度可以缩短，用 于大型工件。
典型的模具长度在30～150 cm 之间； 模具材料：工具钢； 模具形式：整体式、组合式、悬垂式（空腹结构）
牵引机构连续工作。
主要特点：牵引和模塑过程均连续，生产效率高。成型制品质量关键是 控制凝胶时间和固化程度、模具温度和牵引速度。 2.立式拉挤成型工艺
宜生产空腹型材。
9.5 拉挤制备技术的流程分布 (1) 纤维区 (2) 浸渍区 (3) 预成型区 (4) 固化区 (5) 拉拔区
纤维区：
以E-glass为主，和较高性能的S-glass及carbon。
①预成型模具：在拉挤成型过程中，增强材料浸渍树脂后（或被浸渍的 同时），在进入成型模具前，必须经过由一组导纱元件组成的预成型模 具，预成型模的作用是将浸胶后的增强材料，按照型材断面配置形式， 逐步形成近似成型模腔形状和尺寸的预成型体，然后进入成型模，这样 可以保证制品断面含纱量均匀。
②成型模具：成型模具横截面面积与产品横截面面积之比一般应大于或 等于10，以保证模具有足够的强度和刚度，加热后热量分布均匀和稳定。 拉挤模具长度是根据成型过程中牵引速度和树脂凝胶固化速度决定，以 保证制品拉出时达到脱模固化程度。一般采用钢镀铬，模腔表面要求光 洁，耐磨，借以减少拉挤成型是的摩擦阻力和提高模具的使用寿命。
拉拔区：
拉拔区提供工件拉挤时所需的拉拔力与速度控制，拉拔的方式主要有两种 履带式 (caterpillar) 及往覆式 (reciprocating) ，和环型迥旋式拉拔机构（结 合了拉拔与卷曲）。
履帶式拉拔机构
往覆式拉拔机构
往复式拉拔机构
环形拉挤成型机
9.6 拉挤成型模具
一般由预成型模和成型模两部分组成。
纤维针织物：以单束纱线连续围绕交叉的形式重叠在一起，并相互缠结 固定。针织物单重均匀，强度高，弹性好且不易悬垂，可以提高制品的 冲击强度和剪切强度，并可加工成定向或三向织物。
9.8 拉挤成型工艺参数
工艺参数：模腔温度、树脂温度、模腔压力、树脂粘度、固化速度、 固化程度、牵引张力及速度、纱团数量等。
模腔温度：用于拉挤的树脂体系对温度敏感，模腔温度控制严格。温 度低，树脂不能固化，温度过高时，坯料一入模就固化，使成型、牵 引困难，严重时会产生废品甚至损坏设备。
300
A－模具初始温度
250
B－工艺过程中最佳温度
200
ห้องสมุดไป่ตู้
150
9.3 目前主要的拉挤制品（部分制品实例及应用）
9.4 拉挤成型工艺分类
1.卧式拉挤成型工艺 （1）间歇式
牵引机构间断工作，浸胶的纤维在热模中固化定型，然后牵引出模， 下一段浸胶纤维在进入热模中固化定型后，再牵引出模。
主要特点：成型物在模具中加热固化，固化时间不受限制。生产效率低， 制品表面易出现间断分界线。 （2）连续式
9.7 拉挤成型用增强材料
用于拉挤制品的增强材料多为玻璃纤维及其织物，如无捻粗纱、布带和 各种毡。
无捻粗纱：不产生悬垂现象，集束性好，易被树脂浸透，力学性能较高；
玻璃纤维毡：有能承受牵引力的足够强度。
拉挤制品横向增强的主要方法：玻璃纤维毡和纤维织物，纤维环向缠绕 或螺旋缠绕（过去）；纤维针织物（现在）。
纤 维 的 形 态 主 要 有 粗 纱 （ roving ） ， 短 切 毡 (mat) ， 及 表 面 毡 (surfacing veil)，平面织物等。
浸渍区：
预成型区(preforming area) ：
（1）赋于概略形状，可以降低纤维束与固化模入口处的摩 擦与多余树脂。
（2）赋于纤维束、mat、或其它补强材适当的位置，以进 入固化模。
空腹型材模具示意图
特性 高耐磨 低变形 加工性好 渗碳、渗氮 预硬型 淬硬型 耐冲击型
拉挤模具用钢分类
钢号 GCr9、Cr12、Cr12MoV、Cr5Mo1V
T13、9Mn2V、CrWMn T12、4CrMo、WCrV 20Cr、12CrNi2、20Mn2、20CrMnTi 40Cr、38VrMoAl、3Cr2Mo、38CrMnAlA 4CrB、9MnZY、T7 6CrW2Si、5CrNiMo