高分子基复合材料制造工艺

3高分子基复合材料制造工艺,有别于金属材料的原材料机加工的工艺路线原材料复合成品（半成品）,参考书：先进复合材料鲁云等，机械工业出版社复合材料科学与工程倪礼忠等，科学出版社复合材料（玻璃钢）与工业设计何宇声编著化学工业出版社,3.1手糊成形法（Handlay-up),最基本的方法多用于玻璃/聚酯树脂复合材料的产品制造，如：浴缸、船艇、房屋设备基本工艺：,底模的制作,不粘处理,手工铺层，涂抹,固化,脱模,优点设备简单经过短期培训就可以操作生产，但是产品质量和操作者的认真、细致的程度关系十分密切。产品一般不受尺寸、形状限制，对异型、复杂和体积较大的制品十分适用可以在不同部位任意增补增强材料，为金属、木材、泡沫、塑料及其它固体进行复合和夹心。能用长纤维布和短纤维布适合于修补、增强、仿制其他产品缺点人为影响大、稳定性较差、效率低小批量气味大，劳动条件差,正确认识手糊工艺最基本，不一定落后缺点可以克服可进行其他工艺难以胜任的一些工作手糊工艺是技师工作,喷涂成形(Spray-up)对手工涂抹的一种改进短纤维,喷射成型工艺,3.2压缩成型法（Compressionmolding),将增强材料的纤维和树脂等一起放入底模，然后再加压，加热使之成形、固化的一种复合材料制造方法。,底模的制作,不粘处理,放入纤维和树脂,热压,固化,脱模,可以制备大型、产品，含纤维量高的产品可以用于制造热固性、热塑性复合材料短纤维增强复合材料用得较多。,实际制造中需要考虑压模的空气出口基本设备是一台压力机需要预成形,3.3注射成形（Injectionmolding）,也称为挤压成形在一定压力下把纤维和树脂压入模内,注塑机注入口,实际制造中需要考虑压模的空气出口，也有用抽真空的方式来排气基本设备是一台注射机不需要预成形,可用于制造短纤维增强的热固性复合材料和热塑性复合材料，尤其是热塑性，多采用此法。易于实现自动化，大批量（汽车短玻璃纤维增强复合材料）纤维含量多数在20%40%之内，含量不高。,3.4SMC压缩成形法（CompressionmoldingofSMCs）,SMC是SheetMoldingCompound的缩写是指经过热固性树脂浸渍后的、未固化的玻璃纤维/树脂预制片短纤维随机分布的预制片短纤维单方向分布的预制片长纤维单方向预制片是复合材料的预备产品，有一定的保存期该工艺实现了分工：原材料纤维、树脂预制片的生产预制片的裁减、设计，压缩成形得到产品,实际流程比较简单产品尺寸精度高，表面光滑、强度较高设备投资较大，多用于电器产品、汽车复合材料,实际制造中需要考虑压模的空气出口加压速率，加温过程的影响很大,3.5RTM成形法（ResinTransferMolding）,树脂注入成形法制作增强纤维的预成形片材将片材预铺设在模型上模型加压，使铺设的预成形片材在模型内按产品形状预成形利用低压，注入树脂，使树脂渗透到预成形片材中在模型内加热固化真空辅助的VRTM,成本低、产品尺寸形状稳定，质量高，很有发展潜力,注塑机注入口,多用于长纤维复合材料只需注入树脂，注塑压力小，注塑设备成本低可适应多种热固化和热塑性树脂，可适应多种不同增强纤维的组合复合材料，也可适应多种二维编织和三位编织的复合材料的成形,3.6真空热压成形法（AutoclavedMolding,HotpressMolding）,长纤维复合材料使用未固化的碳纤维/树脂等预制片作为原料经过铺层、真空包袋抽真空、加热加压等过程使产品固化成形,抽真空,真空袋,铺层,加压,加热,一、.碳纤维预浸使用原料1)碳纤维纱束.(2)环氧树脂.(3)丁酮MEK(稀释用).(4)离型纸操作方法:在编织机上，碳纤维紗束浸过，预先调配好浓度的环氧树脂，经过滚轮编织成布狀，附著在离型紙上，裁取适当的角度后，静置约23天使MEK挥发，然后再进行下一步流程,二、预备成型使用原料:1.碳织预浸布2.尼龙风管操作方法:碳织布裁剪成适当规格的积层后，將尼龙风管包于里层卷成条状，接头处适当补强，并量取一定的圆径后即完成。,三、热压成型使用原料:预备成型的碳原料操作方法:將卷好的碳纤维原料置放於模具內，送入热压炉加热，预留的尼龙风管用空压机打入空气到一定之压力，加热约2030分钟后，取出冷却，即完成羽拍初胚,3.7连续缠绕成形法,制造筒状复合材料制品长纤维复合材料由长纤维沿一定角度缠绕,缠绕规则,3.8连续成型工艺,概念：从投入原料开始，经过浸胶、成型、固化、脱模、切断等工序，直到最后制成产品的整个工艺过程，都是连续不断地进行的。成功用于连续绕制玻璃钢管、连续制板等,连续缠管工艺,优点完全机械化和自动化，生产效率高生产过程不间断，制品长度不限只需一根芯轴模具工艺参数集中控制，产品质量稳定，成品率高一般无需后加工，边角废料少节省人力，劳动条件好,湿法芯轴不转动,连续制板工艺波形瓦和板材用于建筑采光工程、农业温室,主要特点轻质高强，抗冲击，美观耐用生产设备连续波瓦机组纵向波瓦横向波瓦发展趋势提高生产效率发展多品种、多规格的大宽幅制品,3.9拉挤工艺,概念：将玻璃纤维粗纱、带或织物，在外力牵引下，经过浸胶、挤压模具成型、加热固化、定长切割，连续不断地生产玻璃钢型材的一种方法。特点在外力拉拔和挤压模塑下成型，故称其为拉挤工艺。适用性适用于生产各种断面形状的玻璃钢型材，如棒、管、实体型材（工字形、槽形、方形等型材）和空腹型材（如门窗用型材、叶片）,特点：由于纤维材料经过挤压模具，使其拉挤的制品尺寸十分准确而坚固产品质量稳定优点可以充分发挥纤维方向的拉伸强度，其纤维含量可达50%80%材料利用率高可排列纤维方向，使纵向、横向强度兼顾可预埋或夹入其他材料可与其他工艺如缠绕、压制等配合使用可连续生产，长度不限生产设备费用低，生产速度可调，可以满足全自动化生产的需要,模具是拉挤成型工艺的重要部件影响产品质量、寿命与降低成本有关包含预成型模和成型模,预成型模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具控制形状和尺寸的预成型体,成型模横截面与产品横截面相近拉挤模具长度与树脂固化速度、模具加热条件及拉挤成型速度有关。一般模具长度在500-1500mm模具表面光洁、耐磨、硬度大，模腔进出口两端有倒角，圆角半径在1.56mm范围模腔尺寸应比制品尺寸大1.5%3.5%,模具材料应能满足强度高、热处理变形小、加工性能好，易抛光、耐热及耐腐蚀等。价格昂贵一般用钢模镀铬，模具表面要求光洁、耐磨，借以减少拉挤成型时的摩擦阻力和提高模具的使用寿命。,送纱工序可以增加连续纤维毡，环向缠绕纱，或用三向织物以提高制品横向强度。固化方式可以是模内固化，也可以用加热炉固化加热方式可以是高频加热，也可以用熔融金属（低熔点金属）等,优点生产效率高，便于完全自动化纤维含量可高达40%80