成型工艺

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实现机械化和自动化等。
模压成型工艺缺点
模具设计制造复杂,压机及模具投资高,制品尺寸受设备
限制,一般只适合制造批量大的中、小型制品。
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模压成型工艺的分类
(按增强材料物态和模压料品种分类)
(1)短纤维料模压法 (2)毡料模压法 (3)碎布料模压法
(4)层压模压法
(5)缠绕模压法 (6)织物模压法
(7)定向铺设模压法
按工艺分为两种:加压袋法、 真空袋法。 低压成型工艺 。 与手糊成型工艺的区别仅在于 加压固化工序。
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一、加压袋法,是将经手糊或喷射成型后未固化的复合材料,放上一个橡皮
袋,固定好上盖板,如图所示,然后通入压缩空气或蒸汽(0.4~ 0.5MPa) ,使复合材料表面承受一定压力,同时受热固化而得制品。
连续纤维缠绕技术的缺点
不能缠绕任意结构形式的制品,特别是表面有凹部和形状不规则的制品; 缠绕成本高,只有在大批量生产时,才能获得较高的经济效益。
设备投资费用大,只有大批量生产时才可能降低成本。
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6. 拉挤成型工艺
拉挤成型工艺中,首先将浸渍过树脂胶液的连续纤维束或带状织物 在牵引装置作用下通过成型模而定型; 其次,在模中或固化炉中固化,制成具有特定横截面形状和长度不受限制 的复合材料,如管材、棒材、槽型材、工字型材、方型材等。 一般情况下,只将预制品在成型模中加热到预固化的程度,最后固化是 在加热箱中完成的。
最常用的树脂是在室温或稍高温度下即可固化的不饱和聚酯等。 喷射法使用的模具与手糊法类似,而生产效率可提高数倍,劳动 强度降低,能够制作大尺寸制品。
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5. 连续缠绕成型工艺
将浸过树脂胶液的连续纤维或布带,按照一定规律缠绕到芯模上,然
后固化脱模成为增强塑料制品的工艺过程,称为缠绕工艺。
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胶液配制
树脂传递成型 RTM缺点
1)不易制作较小产品; 2)因要承压,故模具较手糊与喷射工艺用模具要重和复杂,价位也高一些。 31
9、袋压成型
在手糊成型的制品上,装上橡胶袋或聚乙烯、聚乙烯醇袋,将气体压力施加到未固 化的复合材料制品表面而使制品成型的工艺方法。 将纤维预制件铺放在模具中,盖上柔软的隔离膜,在热压下固化,经过所需的固化 周期后,材料形成具有一定结构的构件。
(8)预成型坯模压法 (9)片状模塑料模压法
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片状模塑料、团状模塑料
片状模塑料的简介: 片状模塑料(Sheet Molding Compound;简记为SMC)是由树脂糊浸渍纤维
或短切纤维毡,两面覆盖聚乙烯(或聚丙烯)保护膜而制成的一类用于模压成型 的中间材料。
SMC的基本组成:SMC是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收 缩率添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合物浸渍短切玻纤或玻纤毡,两表面 加上保护膜(聚乙烯或聚丙烯薄膜)形成的片状模压成型中间材料。 使用时除去薄膜,按尺寸裁剪,然后进行模压成型。 SMC的种类: SMC——片状模塑料(0.63cm厚,1/4英寸) BMC——块状模塑料 TMC——厚片状模塑料 (5.08cm厚,2英寸) 11
热固性树脂
胶 布
裁 剪 叠 合
热 压
脱 模
切 边
产 品
14 层压板的生产工艺流程
优缺点
层压成型工艺的优点是制品表面光洁、生产的机械化、自动化程 度较高、产品质量稳定,以及生产效率较高。
层压成型工艺的缺点是只能生产板材,且产品的尺寸大小受设备
的限制。但一次性投资较大,适合于批量生产。
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4.喷射成型工艺
④制品的纵向和横向强度可任意调整,以适应不同制品的使用 要求,其长度可根据需要定长切割。
拉挤成型的缺点
产品形状单调,只能生产线形型材,而且横向强度不高。
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7. 注射成型工艺
注射成型是树脂基复合材料生产中的一种重 要成型方法,它适用于热塑性和热固性复合材料, 但以热塑性复合材料应用最广。
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注射成型工艺原理
纤维纱架
预成型和成型 模 腔 牵 引 机 构
集纱器
浸胶装置
切割机构
操作控制系统
拉挤成型工艺工艺示意图
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优缺点
拉挤成型的优点
①生产效率高,易于实现自动化;
②制品中增强材料的含量一般为40%--80%,能够充分发挥增 强材料的作用,制品性能稳定可靠;
③不需要或仅需要进行少量加工,生产过程中树脂损耗少;
将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚酯树脂从喷枪两侧(或在喷枪内混合) 喷出,同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出,与树脂一起均匀沉
积到模具上。
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玻璃纤维无捻粗纱
聚酯树脂 引发剂 促进剂 加热 静态混合 切 割 喷 枪
模 具
喷 射 成 型
脱模
固化 辊压
喷射成型工艺流程图 17
喷射成型对所用原材料有一定要求,例如树脂体系的粘度应适 中,容易喷射雾化、脱除气泡和浸润纤维以及不带静电等。
复合材料的成型工艺
复合材料的成型工艺
复合材料的性能在纤维与树脂体系确定后,主要 决定于成型工艺。 成型工艺主要包括以下两个方面: 一是成型,即将预浸料按产品的要求,铺置成一 定的形状,一般就是产品的形状。 二是固化,即把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 能达到预期的性能要求。
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8、树脂传递成型 RTM
• RTM是一种闭模低压成型的 方法。
• 将纤维增强材料预先放在 模腔内,合模后注入聚合 物,再经固化成型的复合 材料制品的一种成型工艺 方法,又称树脂转移成型 。
ห้องสมุดไป่ตู้
• 纤维增强材料有时可预先 在一个模具内预成型大致 形状 (带粘结剂),再在第 二个模具内注射成型。
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优缺点
使用几种脱模剂,可以发挥多种脱模剂的综合性能。
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模具 准备
树脂胶 液配制
增强材料 准备 制品
涂脱模剂 检验 手糊成型
固化
脱模
后处理
手糊成型工艺流程图5
优缺点
手糊成型工艺优点
① 不受产品尺寸和形状限制,适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产; ② 设备简单、投资少、设备折旧费低。 ③ 工艺简单; ④ 易于满足产品设计要求,可以在产品不同部位任意增补增强材料 ⑤ 制品树脂含量较高,耐腐蚀性好。
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生产中采用的成型工艺
(1) 手糊成型
(4)喷射成型 (7)注射成型 (9) 袋压法成型
(2)模压成型
(5)纤维缠绕成型
(3)层压成型
(6)拉挤成型
(8)树脂注射和树脂传递成型
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1、 手糊成型工艺
手糊成型工艺是复合材料最早的一种成型方法,也是一种最简单的方法, 其具体工艺过程如下: 首先,在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物,再在其上铺贴一层按要求 剪裁好的纤维织物,用刷子、压辊或刮刀压挤织物,使其均匀浸胶并排除气泡 后,再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物,反复上述过程直至达到所需厚 度为止。 然后,在一定压力作用下加热固化成型(热压 成型)或者利用树脂体系固化时放出的热量固化成 型(冷压成型),最后脱模得到复合材料制品。 为了得到良好的脱模效果和理想的制品,同时
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拉挤成型的工艺过程:
1) 使玻璃纤维增强材料浸渍树脂; 2) 玻璃纤维预成型后进入加热模具内,进一步浸渍(挤胶)、 基本树脂固化、复合材料定型; 3) 将型材按要求长度切断。
主要采用玻璃纤维无捻粗纱提供纵向(沿生产线方向)增强。 其它类型的增强有连续原丝毡、织物等,它们补充横向增强, 表面毡则用于提高成品表面质量。 树脂中可加入填料,改进型材料性能(如阻燃),并降低成本。 24
在模压中使用片状模塑料的优点是:
• 复合材料制品的重现性好;
• • 操作环境清洁、卫生,改善了劳动条件; 可成型异型制品;
• 模压工艺允许温度和压力可变范围大,可大幅度降低设备和模具的费用;
• 质量均匀性好,适宜于压制截面变化不大的、大型薄壁制品; • 制品表面光洁度高,加入低收缩添加剂后,表面质量更为理想; • 生产效率高,成型周期短,易于实现全自动化、机械化操作,生产成本相 对较低。
注射成型是根据金属压铸原理发展起来的一种成型方法。该方法是将颗 粒状树脂、短纤维送入注射腔内,加热熔化、混合均匀,并以一定的挤出压 力,注射到温度较低的密闭模具中,经过冷却定型后,开模便得到复合材料 制品。
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注射成型工艺过程包括加料、熔化、混合、注射、冷却硬化和脱模等步 骤。 加工热固性树脂时,一般是将温度较低的树脂体系(防止物料在进入模
树脂传递成型 RTM优点
1)制品纤维含量可较高,未被树脂浸得部分非常少; 2)闭模成型,生产环境好; 3)劳动强度低,对工人技术熟练程度的要求也比手糊与喷射成型低; 4)制品两面光,可作有表面胶衣的制品,精度也比较高; 5)成型周期较短; 6)产品可大型化; 7)强度可按设计要求具有方向性; 8)可与芯村、嵌件一体成型; 9)相对注射设备与模具成本较低。
具之前发生固化)与短纤维混合均匀后注射到模具,然后再加热模具使其固
化成型。 在加工过程中,由于熔体混合物的流动会使纤维在树脂基体中的分布 有一定的各向异性。 如果制品形状比较复杂,则容易出现局部纤维分布不均匀或大量树脂 富集区,影响材料的性能。 因此,注射成型工艺要求树脂与短纤维的混合均匀,混合体系有良好 的流动性,而纤维含量不宜过高,一般在30%--40%左右。
纱团 湿 法 缠 绕 成 型 工 艺
集束
浸 胶
烘干
络纱
胶纱纱绽 张力控制 干 法 缠 绕 成 型 工 艺
张力控制 加热粘流 纵、环向缠绕 芯模 纵、环向缠绕
固化
脱模
打模喷漆
成品
缠绕工艺流程图
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利用连续纤维缠绕技术制作复合材料制品时,有两种不同的方式可供选择: 湿法缠绕:将无捻粗纱经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。 特点:不需要预浸渍设备,设备投资少;便于选材;纱片质量及张力需严格控 制,固化时易产生气泡。
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
检验 模压成型 加热 固化 冷却 脱模 后处理
8 模压成型工艺流程图
优缺点
模压成型工艺优点
模压成型工艺有较高的生产效率,制品尺寸准确,表面光洁,多数结构
复杂的制品可一次成型,无需二次加工,制品外观及尺寸的重复性好,容易
手糊成型工艺缺点
① 生产效率低,劳动强度大,劳动卫生条件差。 ② 产品质量不易控制,性能稳定性不高。 ③ 产品力学性能较低。 6
2.模压成型工艺
模压成型工艺是一种古老的技术,早在20世纪初就出现了酚醛塑 料模压成型。 模压成型是一种对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材 料成型方法。
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
干法缠绕:将预浸纱带(或预浸布),在缠绕机上经加热至粘流状态并缠绕到 芯模上的成型工艺过程。
特点: 制品质量稳定(含胶量、尺寸等);缠绕速度快(100~200m/min); 劳 动卫生条件好;预浸设备投资大。
目前普遍采用前者。
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优缺点
连续纤维缠绕技术的优点
首先,纤维按预定要求排列的规整度和精度高,通过改变纤维排布方式、 数量,可以实现等强度设计,因此,能在较大程度上发挥增强纤维抗张性能优 异的特点。 其次,用连续纤维缠绕技术所制得的成品,结构合理,比强度和比模量高,质 量比较稳定和生产效率较高等。
二、真空袋法,是将经手糊或喷射成型后未固化的复合材料,连同模具, 用一个大的橡胶袋或聚乙烯醇薄膜包上,抽真空(0.05~0.07MPa) ,使 复合材料表面受大气压力,经固化后既得制品。 应用:适于强度和密度受压力影响小的树脂体系如环氧树脂等。
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成为业界倍受推崇的、全球最优秀的新材料企业
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3. 层压成型工艺
层压成型工艺,是把一定层数的浸胶 布(纸)叠在一起,送入多层液压机,在一 定的温度和压力下压制成板材的工艺。
层压成型工艺属于干法压力成型范 畴,是复合材料的一种主要成型工艺。 层压成型工艺生产的制品包括各种 绝缘材料板、人造木板、塑料贴面板、 覆铜箔层压板等。
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增强材料
浸 胶
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