实验4 手糊,袋压成型工艺实验报告.docx

复合材料工艺学实验报告（第一组）实验4 手糊袋压成型工艺实验 同济大学 飞行器制造工程 实验4 手糊袋压成型工艺实验一， 实验原理1，手糊成型工艺又称接触成型工艺，其成型过程为：先在模具上涂脱模剂，然后将配好的树脂混合料用刮刀或刷子涂刷到模具上，开始铺设第一层纤维增强材料（如：玻纤布等），用刮刀或棍子，毛刷迫使树脂浸入增强材料内并赶出气泡，待树脂均匀浸透增强材料后，再铺放第二层增强材料，如此反复涂刷树脂和铺放增强材料，直至达到所需要的设计层数，然后进行固化，脱模和修整。手糊成型工艺流程见图4.1.辅助材料模具固化剂树脂纤维增强材料涂脱模剂干燥手糊成型裁 剪固化模具整理脱模修整检验成品图4.1 手糊成型工艺流程图手糊成型工艺具有以下特点：a. 无需专用设备，投资少.b、 不受制品 形状、 尺寸限制， 特别适用于数量少、 整体式结构 ， 造型复杂及大型制品的生产和试制；c 合理地使用增强材料，可以根据设计要求，在任意部位加强或减弱 . 做到以最低成本实现设计要求，当发现设计不合理时，能方便地进行修改，d. 操作方便，容易掌握，便于推广.其缺点是：a. 人为因素较复杂， 产品质量不易控制；b. 对工人技术水平要求高SC 生产效率低 劳动条件差。2， 袋压成型工艺是在手糊成型的基础上 (树脂未凝胶) ， 通过橡胶袋或其它不透气的高分子聚合物材料制成的柔软袋，将气体压力传递到未固化的复合材料制品表面， 达到赶除气泡、 层合致密的一种成型方法。 袋压成型有湿法和干法之分： 从加压形式又可分为加压袋法、真空袋法和热压罐法。 袋压成型比手糊成型的制品强度高、 材质均匀致密 、 质量稳定。我国在 5O 年代就开始采用真空袋法制造飞机雷达罩， 7O 年代后采用热压罐法制造碳纤维和硼纤维复合材料机翼后缘板， 起落架后门 ， 垂直尾真等， 已成功的用于航空工业。 袋压成型工艺按袋压方式不同可分以下三种：（1） 加压袋法： 它是在未凝胶的手糊制品表面加盖一层橡胶袋， 固定好盖板如图 4. 2， 然后通过压缩空气或蒸汽， 使制品在均匀压力下固化成型。(2) 真空袋法： 将未固化的制品， 连同模具， 用一个大橡胶袋包上， 周边密封， 抽真空， 使手糊制品表面受大气压力. 经固化后即得制品如图 4.3 所示 。1模具（可加热）；2加压橡胶袋； 1模具（可加热）2橡胶袋；3手糊铺层3手糊铺层；4气压口；5盖板；6紧固 4抽真空口；5密封条装置（3）热压灌法： 其工作原理参见图 4. 4， 它是在真空袋法的基础上把模具和制品整个推进压力罐中 ， 接通真空和压缩空气，边抽真空，边导入压缩气体，使制品在封闭的压力罐内热压固化。 它综合了加压袋法和真空袋法的优点， 生产周期短， 产品质量高。1模具小车；2手糊铺层；3橡胶袋（膜）；4空口；5密封条；6气压口；7模具车轨；压罐以上三种成型方法的共同特点是： 都采用了手糊铺层、 橡胶袋 (膜) 加压和加热固化。 但三种方法的成型压力是不同的， 真空袋压法的压力为 0.06-0.095MPa； 加压袋法的压力可提高到 0.4-0. 6Mpa： 热压罐法的工作压力最大，一般为 O 5-1 MPa， 最大可达到 O. 5-2 SMPa。 由于热压罐法成本高， 因此一般都用于航空航天高性能复合材料结构件的制备， 采用预浸料铺层， 如碳纤维预浸料， 其主要优点是复合材料的树脂含量能较准确得到控制。二，实验目的l. 熟悉手糊成型工艺的操作流程；2. 掌握合理裁剪纤维增强材料 (布) 和铺层技术的要点；3. 基本掌握不饱和聚酷树脂、 环氧树脂室温固化剂的用量与环境温度的关系 ；4.掌握真空袋成型工艺，热压罐成型工艺中辅助材料的功能和铺放顺序。5， 基本掌握树脂基纤维增强复合材料层合板袋压成型工艺方法 .三，实验内容l， 以不饱和聚醋树脂或环氧树脂（室温配方)为基体材料； 玻璃纤维二轴向织物 EBX8OO( 士45度各 401 克， 捆绑纱6.9g 克)为增强材料，采用 真空袋成型工艺制作一块复合材料层合板 ( 纵横剪切试样 ). 尺寸： 3OOX 3OO 。 铺层方案： 土45度3S（8层）2. 选用单 向碳纤维预浸料（牌号： USN125B）或环氧树脂 ( 高温配方)， 玻璃纤维经编衬纬布 EL6OO （0度 591 克， 90度 33 克， 捆绑纱 10 克)， 采用热压罐成型工艺制作一块复合材料层合板. 尺寸： 3OOX 300。 辅层方案【0度】8-17层 (单向碳纤维拉伸试样8层， 压缩、 剪切、 弯曲试样 l7 层)。3， 制品脱模， 称重并计算树脂含量（重量%）.四。 实验材料和仅器设备实验主材为：玻纤经编织物EBX800（正负45度），引发剂（过氧化甲乙酮）2-4%，促进剂（锌酸酤）0.5-4%，不饱和聚酯树脂（307-3）辅材为：四氧脱模布（有孔，无孔），吸胶层，均压铝板真空袋膜等1,实验材料； 不饱和聚酯树脂（307-3）、 环氧树脂（E51）引发剂（过氧化甲乙酮）2-4%，促进剂（锌酸酤）0.5-4%，三乙烯四胺（环氧室温固化剂）、 594 潜伏性环氧固化剂、 经编衬纬布 EL6OO、 双轴 向玻纤织物 EBX8OO. 碳纤维单向预浸料；2， 实验辅助材料： 脱模剂、 凡士林、 四氟玻纤布、 带孔四氟玻纤布、 无纺涤纶毡、,透气毡、 真空袋膜、 密封胶带、 绝缘胶带、 丙酮、 卷筒纸；3. 实验仪器设备和工具：玻璃板、 铝板、 带孔铝板、 真空泵、 热压罐、 钢皮直尺、 特种彩笔，剪刀、刮板、毛刷、量简、天平。五. 实验步骤l. 模具准备：（1）涂脱模剂， 用卷筒纸沾少许脱模剂以椭圆轨迹从左向右， 从上而下涂抹于玻璃平板模具上面以免局部遗漏 (铝板、带孔铝板的正反面都得涂脱模剂 1-3 遍，对于新模具必须涂 3 遍， 每遍间隔 15 分钟)；（2） 在上述基础上， 于平板模具中心位置再涂刮一层凡士林（涂刮面积如同四氟玻纤布大小 400x400），铺贴 四 氟玻纤布：（3）沿玻璃平板模具周边 l 厘米处粘贴密封胶带， 撕掉其中一边脱模纸， 将真空袋膜 (500x500) 覆盖于模具上方， 其中一边与密封胶带粘贴牢后再把真空袋膜掀起于模具一侧 ；2， 玻纤织物与实验辅助材料剪裁：按铺层设计要求和辅助材料的功能与铺层次序合计后剪裁， 增强材料需称重并记录在案。3. 按试件增强材料重量的 l：1比例称量树脂配料；（1）不饱和聚酯树脂（室温配方）： 先加入0.5%-4%触进剂后 必须先搅拌均匀后才可加入引发剂再搅拌均匀， 引发剂的用量一般固定在2%-4%之间 . 促进剂和引发剂的用量可根据环境温度和所需的凝胶时间而定， 对于大而复杂的制品应预先做好树脂箍胶时间的测试（国标：GB/T 7193.6-1987）。（2）环氧树脂（E51）：加入8%-10%三乙烯四胺或潜伏性环氧固化剂594（高温配方）搅拌均匀。3:如果采用预浸料铺层 ，就不需要再配树脂了。所谓预浸料，就是将纤维单向织物或布通过预浸料浸润设备， 把高温或中温固化配方的树脂 (含稀释溶剂)按所需的树脂含量百分比浸润到纤维织物中 ， 经溶剂挥发后即成预浸料。4。 手糊铺层： 将配好的树脂料用刮刀或刷子涂刷到模具上， 开始铺设第一层纤维增强材料， 用刮刀 、 毛刷迫使树脂浸入玻璃布并排出气抱， 待树脂均匀浸透增强材料后， 再铺放第二层、 第三层增强材料;5， 手糊完成后表面依次铺盖透气脱模布 (带孔四氟玻纤布) 、 吸胶层 (无纺涤纶毡)，均压带孔铝板、 透气毡、 真空薄膜：（l ) 对于真空袋成型工艺，置入抽真空接头，抽真空加压成型固化，参见图4.5。 图4.5真空袋法铺层示意1玻璃板；2四氟玻纤布；3手糊铺层；4带孔脱模布；5吸胶层；6带孔铝板；7透气毡；8真空薄膜；9密封条；10抽真空接头（2）对于热压罐成型工艺， 用铝板替代玻璃板， 四周用压敏胶带封闭， 置于热压罐小车平台上， 铺盖透气毡、 真空袋膜， 薄膜四周粘贴压敏胶带， 抽真空，检查是否密封（参见图4.6）。 放入热压罐， 设置加热、 加压等固化制度参数后成型固化。 图4.6热压罐法铺层示意1铝板；2四氟玻纤布；3材料铺层；4带孔脱模布；5吸胶层；6带孔铝板；7透气毡；8真空薄膜；9密封条；10抽真空接头；11热压罐小车平台6，制品脱模， 称重并计算树脂含量 (重量%)、 测量厚度估算材料密度后将材料名称，铺层，树脂含量，复合材料密度等写贴标签。7，修边、 切割 ， 待复合材料性能测试用 。工艺记录一：日期：2013.11.5温度：21.6C湿度：51%真空度： （Mpa）工艺实验名称：手糊（袋压）成型工艺增强材料名称：铺层方案：纵横45度3s 8层基体材料名称：树脂配方：聚酯树脂增强材料重量（g）FRP板重量（g）：纤维（重量）含量：0.7753纤维体积含量：0.70551， 有关数据：均压铝板：2-3mm，引发剂10g，促进剂4.2g，树脂重量600G,纤维布重量584.5g，制品脱模后称重735.9g2， 计算过程：,为纤维的重量含量为纤维的体积含量。3，注意事项：抽真空加压固化至层板凝胶硬化后才可泄压。实验 4 思考题l. 在手糊成型工艺中树脂凝胶时间过短或过长， 对制品质量将产生如何影响？答：在一定的温度条件下，一定量的热固性树脂中加入一定量的促进剂，引发剂后到开始发热，发粘和失去流动性所需要的时间称为树脂的凝胶时间。凝胶时间太短，树脂较难 充满整个模腔，凝胶时间过长又会产生流胶现象，同时会影响产品的脱模时间。都对制品的综合性能有不良影响。只有凝胶时间适当，确保树脂充模后能充分地浸润纤维铺层，消除气泡，才能更好的提高产品质量。2. 取相同材料分别用手糊、 真空袋、 热压罐三种工艺方法成型制品 ， 其力学性能有差异吗？ 为什么？答： 对于手糊成型：力学性能较低且由于产品质量不易控制，性能稳定性也不高； 对于真空袋成型，：（）纤维与树脂的重量比最高可达7:3；（2）体系均匀加压，制品性能更均匀；（3）消