实验5模压成型工艺设计实验.doc

复合材料工艺学实验报告（第一组）实验5 模压成型工艺实验 同济大学 飞行器制造工程 实验5 模压成型工艺实验一，实验原理模压成型工艺是将一定量的模压料放入金属对模中，在一定的温度和压力作用下固化成型制品的一种方法。在模压成型过程中需加热和加压，使模压料塑化，流动充满模腔，并使树脂发生固化反应。在模压料充满模腔的流动过程中，不仅树脂流动而且增强材料也随之流动。模压成型工艺的成型压力要比其他工艺高，属于高压成型。因此它既需要有压力控制的液压机，又需要有高强度，高精度，耐高温的金属模具。模压工艺是利用树脂固化反应中各阶段的特性来实现制品成型的过程。当模压料在模具内被加热到一定的温度时，其中树脂受热熔化成为粘流状态，在压力作用下粘裹纤维一起流动直至填满模腔，此时称为树脂的“粘流阶段”；继续提高温度，树脂发生化学交联，分子量增大，当分子交联形成网状结构时，流动性很快降低直至表现一定弹性，此时称为“凝胶阶段”；再继续受热，树脂交联反应继续进行，交联密度进一步增加最后失去流动性，树脂变为不溶不熔的体型结构，到达了“硬固阶段”。模压工艺中上述各阶段是连续出现的，其间无明显界限，并且整个反应是不可逆的。模压成型的优点是生产效率高，制品尺寸精确表面光洁，一次成型。缺点是模具设计和制造较复杂，初次投资高，制件易受设备的限制，所以一般适用于大批量生产的小型复合材料制品。根据不同的模压料品种其模压成型工艺参数各不相同。下表是不同模压料成型工艺参数：模压料品种成型压力成型温度与保温时间酚醛模压料3050MPa150180；215分/毫米环氧酚醛类530（MPa）160220；530分/毫米聚酯类215（MPa）引发剂的临界温度+4070；0.51分/毫米为便于脱模，一般在模压时上模温度比下模温度高510.模压制品在保温结束后，一般在压力下逐渐降温。除特殊要求外，采用冷却水强制冷却。二，实验目的1， 掌握模压工艺的基本过程与技术要点；2， 学会使用油压机，并操作实践；3， 通过对SMC模压料的进一步了解，学会拟定模压工艺条件的方法。三，实验内容1， 掌握油压机的操作规程；2， 模压一块尺寸：2502504.5的SMC试样板。四，实验材料和仪器设备1， 实验材料:SMC模压料，脱模剂；2， 实验工具与设备：剪刀，台秤，钢模具，50吨压机（D=180mm）油压机的工作原理是巴斯卡定律，压力泵将压力油输送到油缸的活塞腔内，由活塞传力于上（下）平台，液压电磁阀控制压力油方向使活塞带动上（下）平台作上下运动。压力形式通常以油缸的安装位置区分，油缸位于压机上方称上压式油压机，反之称下压式油压机。油压机一般由主机架，油泵，油缸和活塞，工作平台，阀门，压力指示表，加热和温控系统组成。油压机的额定压力与压力表表压之间的关系通常是按下式计算：F=Pmd24Pm_工作油压（MPa）D油缸内活塞的直径（mm）F压机的工作压力（N）五，实验步骤1， 模具清理，涂脱模剂，合模于压机平台上；2， 制定模压参数，调试压机使上下平台面刚好与钢模接触，加温预热模具至所需温度（150）；3， 按下式计算模压预浸料的用量：G=（1+）V式中：损耗系数，取值0.05模压成型后制品的密度（g/cm3）材料密度：1.751.95V模具型腔容积或制品实占空间体积（cm3）裁剪铺放时按模具面积的7080%大小裁剪SMC片料，准确称取模压料，精确到0.1g模压料不应偏多或偏少，以免造成制品尺寸不能到位或缺陷。4， 在150下开模，迅速按片料铺放面积的整数倍正交叠合，剩余小料放中心位置；5， 合模，加压至5MPa，保温保压58分钟后降温至60以下即可脱模。6， 脱模，待样品充分冷却固化后，修边，去除毛边，称重，测量厚度估算材料密度后将材料名称，模压参数，复材密度等写贴标签。工艺记录三：日期：2013.12.17压力机液压系统油压：12.28 （MPa）模压： 12.28（MPa）工艺实验名称：SMC模压工艺模压材料名称：SMC上模温度：162模压材料重量（g）：556.3下模温度：152板材理论尺寸（mm）:250250板材实际尺寸（mm）：250250板材实际重量（g）：502.5板材密度（g/cm3）1.7867实验中出现的问题与反思：在实验的合模过程中，出现了如图所示的SMC材料溢出模具的情况，据分析，是称取材料时重量达556.3g，偏高于需要的重量造成的，除此之外，将SMC片材放置在模具中时，位置有些偏外也是一个原因。不过由于我们是第一组，缺乏经验导致的这个问题，在提出以后，老师要求后面的组将自己的材料剪去一部分至重量稍稍大于需要的重量为止，并在放至模具中时将位置摆正，大大的改善了这种情况。实验5 思考题1，热固性酚醛树脂为什么可以不加固化剂会固化完全？环氧树脂和不饱和聚酯树脂不加固化剂能固化吗？答：因为树脂本身会发生自聚（交联）反应，其中里面的苯乙烯就是交联剂量，因此不需要加固化剂就可以固化完全； 对于环氧树脂，常用环氧树脂固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺，不加固化剂的话，在光引发剂的作用下紫外线或光也能使环氧树脂固化。常温或低温固化一般选用胺类固化剂，加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。 对于不饱和聚酯树脂，足够的固化剂的添加量和适当的增进剂的添加量，才能使得不饱和聚酯树脂固化完全，达到理想的效果。2，模压料用量与挥发分（包含溶剂和缩合水两部分）有什么关系？挥发分大小对模压制品的质量影响？答：挥发分主要是模压料中稀释剂、脱模剂和有些树脂反应过程中产生的水分、气体等。挥发物在模压料料中的含量对其流动性影响很显著，挥发分含量增加，模压料流动性增加。但挥发分含量不宜过高，否则会使树脂在成型过程中大量流失，严重影响制品质量。当挥发分含量过低时，模压料的流动性显著下降，成型困难。3， 对于片状模塑料为何铺放时要正交叠合放置？又为何铺放料的大小要比模具投影面小2030%呢？答：因为SMC材料力学性质并不完全是各项同性，正交叠合放置有利于保证良好的力学性能 因为SMC材料在模压温度下会产生流动，从而填满型腔。因此要按照成型模具的容积