复合材料几种闭模成型工艺比较介绍及区别
复合材料的成型工艺与性能分析
复合材料的成型工艺与性能分析在当今的材料科学领域,复合材料凭借其优异的性能表现,已成为众多工程应用中的热门选择。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法组合在一起而形成的一种多相材料。
它们通常具有比单一材料更出色的性能,例如高强度、高刚度、良好的耐腐蚀性和优异的热性能等。
而这些性能的实现,很大程度上取决于复合材料的成型工艺。
复合材料的成型工艺种类繁多,常见的包括手糊成型、喷射成型、缠绕成型、模压成型、拉挤成型等。
手糊成型是一种较为传统且简单的成型方法。
工人将增强材料(如玻璃纤维、碳纤维等)铺放在模具表面,然后用刷子或喷枪将树脂均匀地涂覆在增强材料上,使其充分浸润。
一层一层地重复这个过程,直到达到所需的厚度。
手糊成型的优点是设备简单、投资少,适用于小批量、大型制品的生产。
但其缺点也较为明显,生产效率低,劳动强度大,制品质量受人为因素影响较大。
喷射成型则是将树脂和短切纤维同时喷射到模具表面,然后固化成型。
这种方法生产效率较高,能够较为均匀地混合树脂和纤维,但纤维的长度相对较短,导致制品的力学性能可能不如其他一些工艺。
缠绕成型主要用于制造圆柱体或球体等回转体构件。
将连续的纤维或带材通过缠绕机按照一定的规律缠绕在芯模上,同时涂覆树脂。
缠绕成型可以精确控制纤维的角度和分布,从而使制品具有良好的轴向和环向性能。
然而,这种工艺对于形状复杂的制品适应性较差。
模压成型是将预浸料放入加热的模具中,在压力作用下固化成型。
模压成型生产的制品尺寸精度高、表面质量好,但模具成本较高,适合大批量生产。
拉挤成型则是将连续的纤维通过树脂浸渍槽,然后在牵引力的作用下通过加热的模具,固化成型为连续的型材。
拉挤成型生产效率高,制品性能稳定,但产品形状相对单一。
不同的成型工艺会对复合材料的性能产生显著影响。
首先是力学性能,包括强度、刚度和韧性等。
以纤维增强复合材料为例,如果纤维在成型过程中能够均匀分布并且与树脂充分结合,那么制品的强度和刚度将会得到显著提高。
复合材料成型工艺大全及说明
复合材料成型工艺大全及说明复合材料是由两种或更多种材料组合而成的材料,其具有优异的性能和特点,广泛应用于飞机、汽车、船舶、建筑等领域。
复合材料的成型工艺是制造复合材料制品的关键环节之一,不同的复合材料需要采用不同的成型工艺。
1.手工层压法:将预先切割好的复合材料层压,通过手工操作来制作各种复材制品。
这种方法比较简单,适用于小批量生产和复杂形状的制品,但效率相对较低。
2.沉积法:将复合材料纤维按一定角度布置在模具中,然后通过注塑或浸渍等方式将树脂混合物或熔融金属填充至模具中,经固化或冷却后取出制成复材制品。
这种方法适用于生产中等规模的制品,具有较高的生产效率。
3.拉毛法:将纤维与树脂分别放置在两个模具中,然后通过拉拔的方法,使纤维与树脂相结合,形成复材制品。
这种方法适用于制造纤维增强塑料制品。
4.自动层压法:将预先切割好的复合材料通过自动层压机进行层压,该机器根据预先设定的程序,自动完成复合材料的层压过程,提高了生产效率。
5.真空吸气层压法:将纤维和树脂依次放置在模具中,然后通过抽气装置产生真空环境,使纤维和树脂充分接触并固化,最终得到复材制品。
这种方法适用于制造大型复材制品,可以提高产品的质量和性能。
6.热压成型法:将预先切割好的纤维和树脂放置在模具中,然后通过加热和压力使树脂固化,最终形成复材制品。
这种方法适用于制造较薄的复材板材。
7.包覆成型法:将纤维和树脂分别涂抹在模具表面上,然后通过挤压或滚压的方法,使纤维和树脂充分接触,形成复材制品。
这种方法适用于制造大型、复杂形状的复材制品。
8.精密成型法:通过机械或人工辅助来对复合材料进行定位、定厚、定形,然后进行固化,最终得到产品。
这种方法适用于制造高精度和高质量的复材制品。
除了上述的成型工艺,还有一些特殊的成型工艺,如搅拌铸造法、注塑法、喷涂法、压铸法等,它们都具有各自的优点和适用范围,可以根据具体的需求选择合适的成型工艺。
随着科学技术的发展,复合材料的成型工艺也在不断创新和完善,以满足不同行业对复材制品的需求,同时也提高了复材制品的质量和性能。
航空复合材料结构件常用的成型方法
航空复合材料结构件常用的成型方法航空工业,作为国家科技实力和工业水平的代表,始终在追求更高的性能和更轻的重量。
复合材料,作为一种先进的材料技术,在航空领域的应用日益广泛。
本文将重点探讨航空复合材料结构件常用的成型方法。
一、预浸料成型预浸料成型是一种常用的复合材料成型方法,它首先将纤维和树脂预先制成片材,然后在一定的温度和压力下将片材压制成所需的形状。
预浸料成型的优点在于其可重复性强,产品质量稳定,适合大规模生产。
二、热压罐成型热压罐成型是一种利用热压工艺将预浸料或手糊玻璃纤维材料固化成型的工艺。
该方法可以制造出形状复杂、尺寸精度高的复合材料构件。
热压罐成型的优点在于其产品性能优异,但设备成本和维护成本较高。
三、真空袋成型真空袋成型是一种利用真空负压原理将预浸料或手糊玻璃纤维材料吸附在模具上固化的工艺。
该方法适用于制造大型、平面或曲率较小的复合材料构件。
真空袋成型的优点在于其设备简单、成本低,但产品质量和生产效率相对较低。
四、喷射成型喷射成型是一种将树脂和纤维同时喷涂在模具表面,通过加热和加压使其固化的工艺。
该方法适用于制造形状复杂、大型且高性能要求的复合材料构件。
喷射成型的优点在于其生产效率高、产品性能优异,但设备成本和维护成本较高。
五、拉挤成型拉挤成型是一种将纤维浸渍树脂后,在模具中加热加压固化成型的工艺。
该方法适用于制造具有连续纤维增强结构的复合材料构件,如梁、柱等。
拉挤成型的优点在于其产品性能优异、可连续生产,但设备成本和维护成本较高。
六、树脂转移模塑(RTM)RTM是一种闭模成型工艺,它将纤维增强材料置于闭模的型腔中,然后注入树脂,在一定的温度和压力下固化成型。
RTM的优点在于其产品性能优异、适合制造大型和形状复杂的构件,但设备成本和维护成本较高。
七、纤维缠绕成型纤维缠绕成型是一种利用纤维缠绕机将纤维连续缠绕在芯轴上的工艺。
该方法适用于制造具有旋转对称性的复合材料构件,如压力容器、管道等。
浅谈树脂基复合材料的成型工艺
浅谈树脂基复合材料的成型工艺摘要:树脂基复合材料作为新型复合材料得到了广泛的应用,在许多行业都发挥了重要的作用。
树脂基复合材料的成型工艺日趋完善,各种新的成型方法不断出现,为树脂基复合材料的发展起到了积极的推动作用。
本文对树脂基复合材料的成型工艺做了简单介绍,分别探讨了几种成型工艺,并分析了聚氨酯树脂基成型工艺的影响因素,以供大家参考。
材料是社会发展人类进步的物质基础,材料的革新将会推动产业进步,从而带动人类生活不断提高。
由于具有比强度、耐疲劳、各向异性和可设计性等诸多优点,树脂基复合材料已经被广泛应用与多个行业,并成为衡量某些行业发展水平的指标之一。
1 树脂基复合材料成型工艺简要分析树脂基复合材料成型工艺就是将增强材料在预定的方向上进行均与铺设,使其能够符合制品的表面质量、外部形状以及尺寸。
同时还应尽量降低孔隙率,将制品中的气体彻底排净,确保制品性能不会受到较大影响。
与此同时,在进行相关操作时,还应选择与制品生产相符合的制造工艺和生产设备,降低单件生产制品的生产成本,提高相关人员的操作便捷性以及身体健康。
总的来说,树脂基复合材料的成型工艺可以分为三个阶段,第一个阶段就是原材料准备阶段,包括了树脂基材料、增强材料和成型模具;第二个阶段是准备阶段,包括了胶液配制、增强材料处理和模具准备;第三个阶段是成型工序阶段,包括了成型作业、固话和脱模三个步骤。
2 几种树脂基复合材料成型工艺分析2.1 拉挤成型工艺分析复合材料拉挤成型工艺的研究开始于上世纪五十年代,到了六十年代中期,在实际生产中逐渐运用了拉挤成型工艺。
经过将近十年的发展,拉挤技术又取得了重大研究进展,树脂胶液连续纤维束在湿润化状态下,通过牵引结构拉力,在成型模中成型,最后在固化设备中进行固化,常用的固化设备有固化模和固化炉。
拉挤成型工艺的制品质量十分稳定,制造成本也很低;生产效率也很高能够进行批量化的生产。
2.2 模压成型工艺分析模压成型工艺是一种较为老旧的工艺,但是又充满不断创新的可能,具有良好的未来发展潜力。
复合材料的成型工艺与性能评估
复合材料的成型工艺与性能评估复合材料是由两种或多种不同性质的材料组合而成的一种材料,具有优异的力学性能和化学性能,因此被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
本文将探讨复合材料的成型工艺和性能评估。
一、复合材料的成型工艺1. 压制工艺压制是最常用的复合材料成型工艺之一。
在压制工艺中,复合材料的预浸料(prepreg)被放置在模具中,然后施加高温和高压,使预浸料中的树脂熔化并与纤维充分浸润,最终形成固化的复合材料。
压制工艺可以制备出高性能的复合材料,但成本较高。
2. 注塑工艺注塑是另一种常见的复合材料成型工艺。
首先,将纤维预制件放置在注塑机的模具中,然后将熔融状态的树脂注入模具中,与纤维充分混合并固化。
注塑工艺比较适用于大规模生产,成本相对较低,但复合材料的性能可能受到注塑过程中的残余应力影响。
3. 拉伸成型工艺拉伸成型是一种通过将预制的纤维进行拉伸以改变其形状的工艺。
在拉伸成型中,预制的纤维被拉伸到所需的形状,然后在高温条件下进行固化。
拉伸成型可以制备出具有复杂形状的复合材料,但工艺复杂度较高。
二、复合材料的性能评估1. 力学性能评估复合材料的力学性能是评估其应用性能的重要指标。
其中,强度、刚度、疲劳寿命和冲击性能是力学性能评估的重点。
通过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等方法,可以确定复合材料在不同载荷下的力学性能。
此外,有限元分析也是一种重要的方法,能够模拟复合材料在不同应力条件下的行为。
2. 热学性能评估由于复合材料通常在高温环境下工作,因此热学性能的评估至关重要。
热学性能包括热膨胀系数、导热性能和热稳定性等。
通过热膨胀系数测试、热导率测试和热失重分析等方法,可以评估复合材料在高温条件下的稳定性和热耐久性。
3. 阻燃性能评估复合材料的阻燃性能是在火灾等极端环境下评估其安全性的重要指标。
评估阻燃性能的方法包括垂直燃烧试验、氧指数测定和烟密度测试等。
通过评估复合材料的阻燃性能,可以确定其在火灾情况下的燃烧行为和烟雾生成情况,从而指导安全设计。
复合材料成型方法
复合材料成型方法
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成,具有优良的性能和广泛的应用
领域。
在复合材料的制造过程中,成型方法是至关重要的一步。
本文将介绍几种常见的复合材料成型方法,包括手工层叠成型、压模成型和注塑成型。
手工层叠成型是一种简单且常见的复合材料成型方法。
首先,将预先制备好的
树脂浸渍过的纤维布按照设计要求进行层叠,然后放置在模具中进行成型。
这种方法的优点是工艺简单,成本低廉,适用于小批量生产。
然而,由于手工操作的不稳定性,产品的质量和一致性可能会受到影响。
压模成型是一种常用的复合材料成型方法,适用于大批量生产。
在这种方法中,预浸渍的纤维布和树脂通过模具进行成型,通常使用压力和温度来加速树脂的固化过程。
这种方法可以生产出高强度、高质量的复合材料制品,但需要专门的设备和工艺技术支持。
注塑成型是一种将熔融状态的树脂注入模具中,然后固化成型的复合材料成型
方法。
这种方法适用于复材产品的大规模生产,具有生产效率高、成型周期短的优点。
然而,注塑成型需要专门的注塑设备和模具,成本较高,适用于大规模生产。
除了上述介绍的几种成型方法外,还有其他一些特殊的成型方法,如自动纺织
成型、激光熔覆成型等,它们都在特定的领域有着广泛的应用。
在选择合适的成型方法时,需要考虑产品的设计要求、生产规模、成本和工艺技术等因素。
综上所述,复合材料的成型方法多种多样,每种方法都有其适用的场景和特点。
在实际生产中,需要根据产品的要求和生产条件选择合适的成型方法,以确保产品具有优良的性能和质量。
10种最常见的复合材料成型工艺!
10种最常见的复合材料成型工艺!复合材料的原材料包括树脂、纤维和芯材等有多种选择,各种材料又有其独特的强度、刚度、韧性和热稳定性等性能,成本和产量也不尽相同。
然而,复合材料作为一个整体,其最终性能不仅与树脂基体和纤维(以及夹芯材结构中的芯材)有关,而且与结构中材料的设计方法和制造工艺有密切联系。
本文将对常用的复合材料制造方法、每种方法的主要影响因素和不同工艺如何选择原材料进行介绍。
一、喷涂成型方法描述:把短切纤维增强材料与树脂体系同时喷涂在模具内,然后在常压下固化成热固性复合材料制品的一种成型工艺。
材料选择:树脂:主要为聚酯纤维:粗玻璃纤维纱芯材:无,需要单独与层合板结合主要优点:1) 工艺历史悠久2) 低成本、可快速铺覆纤维和树脂3) 模具成本低廉主要缺点:1) 层合板易形成树脂富集区,重量偏高2) 只能使用短切纤维,严重限制了层合板的力学性能3) 为了便于喷涂,树脂粘度需足够低,损失了复合材料的力学和热学性能4) 喷涂树脂中的高苯乙烯含量意味着对操作人员的潜在危害较高,低粘度则意味着树脂易渗透员工的工作服从而直接接触皮肤5) 空气中挥发的苯乙烯浓度很难达到法律规定要求典型应用:简易围栏,低载荷结构板,如敞篷车车身、卡车整流罩、浴缸和小型船艇二、手糊成型方法描述:手动将树脂浸润纤维,纤维可以为机织、编织、缝合或粘结等增强方式,手糊成型通常用滚轮或刷子完成,然后用胶滚挤压树脂使之渗入纤维。
层合板置于常压下固化。
材料选择:树脂:无要求,环氧、聚酯、聚乙烯基酯、酚醛树脂均可纤维:无要求,但是基重较大的芳纶纤维难以手糊浸润芯材:无要求主要优点:1) 工艺历史悠久2) 简单易学3) 如果使用室温固化树脂,模具成本低廉4) 材料和供应商选择空间大5) 高纤维含量,所用纤维比喷涂工艺长主要缺点:1) 树脂混合、层合板树脂含量和品质与操作人员的熟练程度密切相关,难以获得低树脂含量且低孔隙率的层合板2) 树脂的健康和安全隐患,手糊树脂分子量越低,潜在的健康威胁就越大,粘度越低意味着树脂越容易渗透员工的工作服从而直接接触皮肤3) 如果没有安装良好的通风设备,从聚酯和聚乙烯基酯挥发到空气中的苯乙烯浓度很难达到法律规定的要求4) 手糊树脂的黏度需要非常低,因此苯乙烯或其他溶剂的含量必须较高,这样就损失了复合材料的机械/热性能典型应用:标准风电叶片,批量制作的船艇,建筑模型三、真空袋工艺方法描述:真空袋工艺是上述手糊工艺的延伸,即在模具上封一层塑料膜将手糊好的层合板抽真空,给层合板施加一个大气压的压力,达到排气紧实的效果,以提高复合材料的品质。
【技术干货】简述几种常见复合材料成型工艺的优缺点:拉挤成型、RTM及其他注塑工艺
【技术干货】简述几种常见复合材料成型工艺的优缺点:拉挤成型、RTM及其他注塑工艺05 拉挤成型(Pultrusion)5.1、工艺概念将纤维从筒子架中拉出通过树脂浴,然后通过加热的模具。
模具完成纤维的浸渍,控制树脂含量,并在材料通过模具时将其固化成最终形状。
然后,该固化型材自动切割成一定长度。
也可将织物引入模具,以提供除0°以外的纤维方向。
尽管拉挤成型是一个连续的过程,会产生恒定横截面的轮廓,但允许将一些变化引入横截面中。
这个过程将材料拉过模具进行浸渍,然后夹在模具中进行固化。
这使得该过程不连续,但可以适应横截面的微小变化(如图5所示)。
图5 拉挤成型工艺示意图5.2、主要材料树脂基体一般为环氧树脂、聚酯、乙烯酯和酚醛树脂,而纤维类型没有限制。
5.3 、主要优势i)这是一种非常快速、经济的材料浸渍和固化的方法。
ii)树脂含量可精确控制。
iii)纤维成本最小化,因为大部分来自筒子架。
iv)层压板的结构性能非常好,因为型材中纤维顺直,并且可以获得高纤维体积分数。
v)树脂浸渍区可以封闭,从而限制挥发物排放。
5.4、主要缺点i)仅限于恒定截面或接近恒定的截面构件ii)加热模具的成本可能很高。
5.5、典型应用用于屋顶结构、桥梁、梯子、框架的梁和大梁。
06 树脂传递模塑(Resin Transfer Moulding,RTM)6.1 工艺概念织物作为干燥的材料堆放,这些织物有时被预压成模具形状,并由粘合剂粘合在一起,然后将这些“瓶坯”更轻松地放入模具中。
随后将第二模具夹持在第一模具上,并将树脂注入型腔。
也可以将真空施加到模腔上,以帮助树脂被吸入织物中。
这被称为真空辅助树脂注射( Vacuum Assisted Resin Injection,VARI)。
一旦所有的织物都被润湿,树脂入口就会关闭,层压板就可以固化。
注射和固化都可以在环境温度或高温下进行(如图6所示)。
图6 RTM工艺示意图6.2 主要材料树脂通常可以采用环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯和酚醛树脂,但双马来酰亚胺等高温树脂也可在较高的工艺温度下使用。
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。
闭模成型
闭模成型是指一个涵盖广泛的生产过程种类,在此过程中复合材料部件在两个或多个模具部件闭合形成的模具成型腔中成型。
闭模成型工艺的例子包括金属配合模成型的SMC, 和/或BMC, RTM, V ARTM,以及真空树脂注入法。
这些方法同开模成型相比被认为是具有更高的科技含量,因为它们需要更多的设计,并常常需要更复杂和昂贵的设备。
它们的确也比开模成型带来更多的优势,这优势包括更高的生产率,更少的劳动力,更多地设计活动余地,同时进行的双面表面处理和更少的有害空气污染物(HAPs)排放。
这些优势的结果是,对闭模成型工艺的兴趣和应用从目前的行业10%的水平开始上升。
增长的环保意识对复合材料生产厂家的影响,和政府的法规压力,促使了对于复合材料制造两方面的研究和控制。
第一,生产厂家对排放率(使用排放单位HAPs所消耗的复合材料)产生关注;第二,厂家还关注排放物的绝对量,它是决定于排放率和产品生产数量。
下表显示了按估计排放率标定的使用不同生产工艺的复合材料数量:1 数据取自折算成的统一排放因素:35%苯乙烯含量的的树脂;机械的非空气雾化的应用方法和30%的玻璃纤维。
2 数字取自美国环保署AP-42标准:35%苯乙烯含量的的树脂;混合物膏(20%树脂含量)和30%的玻璃纤维。
相对于开模成型,闭模成型可以用于降低污染排放并增加产量。
闭模成型工艺有多种不同的形式,每种都有其独特性或明显的自身侧重。
这些形式可以被划分成两个大类:树脂传递成型(RTM)和模压成型。
RTM工艺中,融化的树脂被注入一个已经放置好增强纤维的闭合腔里。
RTM、真空树脂注入(VI)、和V ARTM(真空辅助RTM)属于这种类型。
模压成型是使用成型腔关闭时候的夹紧力,使预先生产好的混合物流向腔中的所有空间。
夹紧的力通常由某种压力来传递给整个系统。
片状模塑料成型(SMC),团状模塑料成型(BMC)和湿法模塑料成型是压力成型的代表。
下面的表格说明了对于一个既定产品何种方法最为适用。
复合材料模具成型工艺
复合材料模具成型工艺一、复合材料制备复合材料的制备是复合材料模具成型工艺的首要步骤。
一般而言,复合材料由基体材料和增强材料构成,基体材料通常为塑料、树脂等,增强材料则包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
在制备过程中,首先需要根据模具成型工艺的要求,选择适当的基体材料和增强材料,并按一定比例混合。
然后,通过热压成型、注射成型、RTM等工艺方法,将基体材料和增强材料进行固化,形成所需的复合材料。
二、成型工艺成型工艺是复合材料模具成型工艺的核心环节。
在成型工艺中,需要根据模具的形状和尺寸,设计并制造出符合要求的模具。
同时,需要选择合适的复合材料,并根据材料的性能和特点,制定出最佳的成型工艺参数。
成型工艺主要包括热压成型、注射成型、RTM等。
其中,热压成型工艺是将预浸料放入模具中,通过加热和加压的方式,使材料在模具中固化成型;注射成型工艺则是将液态树脂注入模具中,然后加入增强材料,通过加热和加压的方式,使材料在模具中固化成型;RTM工艺则是一种闭模成型工艺,通过在模具中放入增强材料,然后注入树脂,使材料在模具中固化成型。
三、热处理工艺热处理工艺是复合材料模具成型工艺中不可缺少的一环。
热处理的主要目的是对复合材料进行固化处理,使其达到所需的物理和化学性能。
在热处理过程中,需要根据材料的性能和特点,选择合适的热处理温度和时间,并控制好加热速度和冷却速度,以避免材料出现变形、开裂等问题。
四、表面处理工艺表面处理工艺是复合材料模具成型工艺中的重要环节之一。
表面处理的主要目的是提高复合材料的表面质量,使其具有良好的外观和耐腐蚀性。
表面处理工艺主要包括打磨、喷砂、涂装等。
在表面处理过程中,需要选择合适的处理方法和材料,并严格控制处理温度和时间,以避免材料出现变形、开裂等问题。
五、质量检测工艺质量检测工艺是复合材料模具成型工艺中的重要环节之一。
质量检测的主要目的是对复合材料的各项性能进行检测和评估,以确保其符合设计要求和相关标准。
复合材料的复合成型工艺分析
复合材料的复合成型工艺分析在现代工业领域中,复合材料凭借其优异的性能表现,如高强度、高刚度、良好的耐腐蚀性等,逐渐成为了不可或缺的重要材料。
而复合材料的性能很大程度上取决于其复合成型工艺。
复合成型工艺是将两种或两种以上不同性质的材料,通过特定的方法和工艺,使其结合成为一个整体,从而获得具有特定性能的复合材料的过程。
常见的复合材料成型工艺包括手糊成型、喷射成型、模压成型、缠绕成型、拉挤成型等。
手糊成型是一种较为传统且简单的复合成型工艺。
它主要依靠人工操作,将增强材料(如玻璃纤维、碳纤维等)铺放在模具表面,然后用刷子或喷枪将树脂涂覆在增强材料上,使其浸润。
经过反复的铺层和涂覆,直至达到所需的厚度和形状。
手糊成型工艺的优点是设备简单、投资少,适用于小批量、大型制品的生产。
但其缺点也较为明显,如生产效率低、产品质量不稳定、劳动强度大等。
喷射成型则是在手糊成型的基础上发展起来的一种工艺。
它通过喷枪将树脂和短切纤维同时喷射到模具表面,然后压实固化。
这种工艺在一定程度上提高了生产效率,减少了劳动强度,并且能够制造较为复杂形状的制品。
然而,喷射成型的制品纤维含量相对较低,力学性能可能不如其他工艺制造的产品。
模压成型是一种高效、高精度的复合成型工艺。
将预浸料或预混料放入加热的模具中,在一定的压力和温度下使其固化成型。
模压成型制品的尺寸精度高、表面质量好、力学性能优良,适用于大批量生产。
但模具成本较高,且对于复杂形状的制品成型难度较大。
缠绕成型主要用于制造圆柱形或球形的复合材料制品。
纤维束或纤维带在控制张力的情况下,按照一定的规律缠绕在芯模上,同时涂覆树脂并固化。
缠绕成型的制品具有较高的纤维含量和良好的轴向力学性能,常用于制造管道、储罐等产品。
不过,该工艺对于制品形状的局限性较大,只能生产回转体类制品。
拉挤成型是一种连续生产的工艺。
将连续纤维通过树脂浸润槽,然后在牵引装置的作用下,经过加热模具固化成型。
拉挤成型的制品具有恒定的截面形状,力学性能好,生产效率高,适用于制造各种型材,如工字梁、槽钢等。
【专业讲堂】简述几种复合材料闭模工艺特点、流程及适用范围
【专业讲堂】简述几种复合材料闭模工艺特点、流程及适用范围在复合材料结构件成型加工过程中,当需要批量生产具有两个光滑表面的相同零件时,可使用闭模方法。
闭模法适用于玻璃纤维、碳纤维以及芳纶纤维增强聚合物复合材料的制造。
目前几种常见的闭模工艺包括压缩成型(Compression Molding)、注射成型(Injection Molding)和传递成型(Transfer Molding),本文主要介绍了这三种复合材料工艺特点、流程及适用范围。
压缩成型工艺压缩成型作为闭模工艺的一种,是通过将成型料压入具有模腔形状的预热模具中,并由施加到材料上的热量和压力进行固化加工而成。
该方法通常会使用安装在液压机中的分体模具。
压缩成型过程主要可以包括以下几个步骤:▪将预先称量的聚合物(通常是热固性树脂)与切碎的增强纤维、硬化剂、抗粘剂和颜料(装料)混合,放入模具的下半部分。
装料可以是粉末、油灰状团块或预制片的形式。
装料通常在放入模具之前进行预热。
预热的聚合物变软,从而缩短了成型周期。
▪模具的上半部分向下移动,压紧装料并迫使其填充模具型腔。
配备加热系统的模具可对聚合物基体进行固化。
▪打开模具,并通过顶针将零件从模具中取出。
压缩成型周期时间约为1-6分钟,比注射成型周期更长。
该方法适用于批量生产平坦或中等弯曲的零件。
注射成型工艺注射成型是通过将熔融聚合物(通常为热塑性塑料)与非常短的增强纤维(10-40%)混合,在高压下通过开口(浇口)压入模腔。
其大致流程为:聚合物/纤维混合物以粒料形式通过料斗进料到注塑机中,然后物料通过进料螺杆向前输送并被压入分体模具中,通过带有浇口和流道的进料系统填充其型腔。
注射成型机的螺杆被称为往复螺杆,因为它不仅旋转,而且根据成型循环的步骤前进和后退。
当将熔融的聚合物纤维混合物注入模具中时,它在填充步骤中充当撞锤,然后在成型步骤中向后缩回。
置于机筒上方的加热元件使聚合物软化并熔化。
模具配备有冷却系统,可控制材料的冷却和固化。
复合材料成型工艺方法的探讨
复合材料成型工艺方法的探讨复合材料是一种由两种或以上不同材料组成的材料,其性能优于单一材料。
复合材料的制造工艺十分重要,因为不同的制造工艺会影响复合材料的性能,使用范围和成本。
本文将对复合材料成型工艺方法进行探讨。
一、手工层叠法手工层叠法是最简单、最基础的制造复合材料的方法之一。
该方法使用预浸泡的纤维(如碳纤维、玻璃纤维等)将树脂覆盖在纤维上,然后在一定的角度上重叠纤维,最后在具有一定布局要求的模具中定型。
手工层叠法制造复合材料成本较低,但由于人工操作难免存在差异,造成成品产品性能的不稳定。
二、自动层压法自动层压法是使用机械手控制纤维切割、贴合以及预压,以获得更高的准确性和可重复性的制造方法。
该方法适用于高要求的复合材料,例如飞机部件、汽车部件以及运动器材等。
但是该方法机器设备复杂,成本相对较高,仅适用于批量制造。
三、注塑成型法注塑成型法是一种将预制压缩纤维复合材料和树脂注塑成型的方法。
该方法适用于生产大量高质量、复杂几何形状的零件,例如管道、板材等。
注塑成型法具有高效率、高精度和可重复性。
四、自动缠绕法自动缠绕法是一种将预浸纤维描绘成圆柱形或球形产品的方法,其方法是将预浸纤维缠绕在机械骨架上,然后涂覆树脂,最后对其进行加热固化。
自动缠绕法可以制造高质量的复合材料管道、球形瓶和容器等。
五、热固性预制芯板层压法热固性预制芯板层压法是一种将预制成单独的“芯板”,然后将芯板嵌入复合材料中,采用高压层压、高温固化完成的成型方法。
芯板可以用于空腔、复杂曲面和复合材料部件加强,并可提高其整体强度。
该方法适用于大量自动化生产,成本相对较低。
总的来说,每种复合材料成型工艺方法都有其优点和局限性。
制造者需要根据产品的需要、成本和工具的可用性进行选择。
在探索新的复合材料制造技术时,我们需要考虑生产效率和材料性能的平衡,以期达到满足不同行业应用的需求。
复合材料成型工艺与特点
复合材料成型工艺与特点复合材料是由两种或两种以上性质互补的材料组合而成的新材料,具有优良的综合性能和广泛的应用前景。
复合材料成型工艺是指通过一系列的工艺步骤,将各种纤维材料与基体材料进行组合,并经过固化或加热处理,最终形成具有设计要求的复合材料制品。
下面将详细介绍复合材料成型工艺的主要类型和特点。
一、手工层压成型工艺手工层压成型工艺是最简单、最常见的复合材料成型方法之一、它的工艺流程包括:纤维预蓋,纤维均匀展开,涂胶粘接,胶粘件覆层,压片封合以及热固化等步骤。
手工层压成型工艺适用于小批量、复杂形状的产品,具有生产灵活,工艺简单的特点。
二、预浸法成型工艺预浸法成型工艺是将纤维材料浸渍于预先混合好的树脂中,形成湿片材,然后通过真空吸附或压片等方法将湿片材排水,再进行热固化。
预浸法成型工艺可分为手工预浸法和机械预浸法两种。
预浸法成型工艺具有纤维含量高、成品质量稳定、生产效率高的特点,适用于生产大批量的复材制品。
三、自动注射成型工艺自动注射成型工艺是将纤维材料和树脂材料分别通过注射器注射到模具中,然后在模具中进行固化,形成复合材料制品。
自动注射成型工艺具有生产效率高、成品质量稳定的特点,适用于生产大规模、复杂形状的复合材料制品。
四、自动层压成型工艺自动层压成型工艺是将纤维材料和树脂材料经自动化装备在复合材料制品模具中进行压制,然后进行热固化。
自动层压成型工艺具有生产效率高、加工质量稳定的特点,适用于生产大规模、平面或简单曲面形状的复合材料制品。
1.材料性能优异:复合材料由纤维增强材料和基体材料组合而成,在力学、热学、电学等方面具有优异的性能,如高强度、高刚度、高耐热性等。
2.重量轻:相比传统金属材料,复合材料具有更轻的重量,可以减轻整体结构的负荷,提高整体产品的使用效率。
3.抗疲劳性能好:复合材料具有较好的抗疲劳性能,能够承受长期循环负荷而不发生破裂或变形。
4.阻燃性能好:由于复合材料通常采用不易燃烧的树脂作为基体材料,因此具有良好的阻燃性能,能够在高温环境下保持材料的稳定性能。
复合材料成型工艺模压成型工艺
复合材料成型工艺模压成型工艺复合材料成型工艺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。
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对于真空注射、RTM、SRIM等三种闭模工艺而言,设备投资以SRIM最高,其次RTM,真空注射最低。这些工艺方法,在加工周期、自动化水平、批量大小等方面,也有一定规律性。
当前,许多国家都对生产环境苯乙烯含量的法定标准,作了严格的规定,例如,英国100ppm;法国50ppm;德国20ppm;瑞典20ppm;挪威 25ppm;荷兰50ppm。为此,积极寻找降低苯乙烯挥发量的方法,已成为玻璃钢业界的一个重要课题。闭模工艺技术,是降低苯乙烯挥发量的一种有效手段。 本文将专门评述几种闭模工艺技术的有关方面。
例如,加工周期以SRIM为最短(约8分钟左右),RTM次之(10~80分钟左右),真空注射成型最长(1个多小时至10多个小时)。自动化水平,以SRIM为最高,它的年生产能力也最高,生产成本中所含劳动力费用最低。
上述这些工艺均采用树脂注射的方法,一个重要的区别,在于增强材料,是在闭合模具以前,还是在树脂浸渍以前,放进模具之中。这对于控制增强材料的含量和定向排列,无疑是一个十分重要的因素RTM、SRIM 工艺,由于采用对模技术,因而对玻璃纤维含量的控制较为有利。必须指出,当采用闭模工艺技术时,所用的树脂也是至关重要的。通常采用真空注射专用树脂,低收缩 RTM 树脂,以及混合型树脂等。
(1)真空注射模塑工艺
该工艺采用树脂注射技术,并辅以真空,以有助于注射过程。通常,有一个可变形的膜,以作为模具的另一面。模具的一半,一般可利用手糊模具或喷射成型模具,只需稍加修改即可使用。这种工艺不需要大量的模具或设备投资,生产批量较大产品质量较高。
真空注射模塑工艺所用的增强材料,可以是短切玻纤毡,也可以是芳纶纤维或碳纤维织物。该工艺的优点归纳如下:没有苯乙烯挥发物;工作场地清洁;芯材与插入部件容易粘结;设备投资较低,可以利用手糊或喷射模具。但这种真空注射模塑工艺也有不足之处,例如真空注射工艺必须使用毡材作为增强材料,价格稍贵于无捻粗纱;又如,毡材和薄膜的定位较为困难,与喷射成型相比,更费工时等。
(2)树脂传递模塑工艺 (RTM)
该工艺可以看成是低压下的树脂注射工艺,压力约为0.3~0.6MPa。近年来国外开发了许多RTM专用树脂,并能获得高质量的A级表面。这些树脂系统,加入低收缩添加剂,最佳的固化温度约为70℃,远低于通常SMC低收缩系统140~160℃的固化温度。
当前,绝大多数RTM工艺都使用胶衣树脂,以获得较好的表面质量。但是在使用低收缩RTM系统时,不需要使用胶衣树脂,从而也不会产生苯乙烯挥发物。
(3)结构反应注射模塑工艺(SRIM)
该工艺成型设备应包括以下几个部分:增强材料预成型机,生产模具,工夹具和注射机等。工业化生产时,SRIM往往需要配套有增强材料预成型机,预成型周期约为几分钟。通常有两种预成型方法,一种是连续短切毡热成型方法,用红外线加热毡片,加上粘结剂热压固化预成型;另一种是直接喷射玻璃纤维方法,采用短切纤维和混有少量粉状粘结剂一起喷射,并吸咐到筛子屏上,而后熔融、预成型固化冷却。当今的遥控技术,可使纤维准确地铺放在所需的地方。对于某些产品,例如平板,可以不需要预成型工艺,也经常可以不在线预成型,由合作伙伴按制品的形状,完成预成型工艺。
SRIM工艺的特点如下:无苯乙烯挥发量;产品质量较好,两面光亮,无纤维外露;制品内增强材料的含量和定位较为准确,
因而其强度较高;设备投资较为低廉。其制品开发的主要市场,是运输、建筑电工电子等行业。
SRIM模具,可用不同的材质制成。通常 SRIM工艺的年批量,可达数千件以上,因而往往采用镍质模具,也可使用铝质模具或合金模具。这些非钢质模具,不但所施压力和温度可以降低,而且可节省较多的模具费用。一般讲,SRIM 的闭模效果MPa。注射机通常有两个预混合器,一般均在非临界状态下混合树脂,混匀比例较宽。混匀树脂经过预混合器后,注射至加热的模具内。注射机价格,介于喷射成型机和PU混合机之间。
真空注射成型工艺制成的产品,主要应用于船艇、运输、建筑业等方面。例如,可制造各种玻璃钢卡车车身夹层板和公共汽车整体夹层板,风车的帆蓬(11m长,玻纤含量为68%),近海石油平台夹层板,建筑
物房顶等。真空注射成型工艺,适合于制造批量中等的,机械性能要求中等或较高的,2米以上的大型部件。
RTM制品的开发市场,主要是汽车业和建筑业,以及要求表面质量较高的其他领域。目前国外主要研制开发和建立RTM的整机系统,包括:A级表面质量 RTM专用树脂;较高温度RTM工艺参数;注射设备的评估等。比利时最大的玻璃钢生产企业Indupol公司,成功地开发了RTM树脂及其相应的工艺技术,不但能保证制品生产的重现性,还可减少工时。DSM树脂公司开发不饱和聚酯和聚氨酯的混合型树脂,其性能可达到:粘度低于 200~400MPa.s(室温下);低温下固化速度快(70℃下胶凝时间为1分钟);