复合材料成型工艺
手糊成型工艺（手糊类）
手糊成型：用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺覆成型，室温（或加热）、无压（或低压）条件下固化，脱模制成品的工艺方法。
1.原料：
①树脂：不饱和聚酯树脂，环氧树脂；
②纤维增强材料：玻纤制品（无捻粗纱、短切纤维毡、无捻粗纱布、玻纤细布、单向织物），碳纤维，Kevlar纤维；
③辅助材料：稀释剂，填料，色料。
2.工艺过程：
2.1 原材料准备
2.1.1 胶液准备
胶液的工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。
①手糊成型的胶液粘度控制在0.2Pa·s~0.8Pa·s之间为宜。环氧树脂可加入5%~15%（质量比）的邻苯二甲酸二丁酯或环氧丙烷丁基醚等稀释剂进行调控。
②凝胶时间：在一定温度条件下，树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂，从粘流态到失去流动性，变成软胶状态的凝胶所需的时间。手糊作业前必须做凝胶试验。但是胶液的凝胶时间不等于制品的凝胶时间，制品的凝胶时间不仅与引发剂、促进剂或固化剂有关，还与胶液体积、环境温度与湿度、制品厚度与表面积大小、交联剂蒸发损失、胶液中杂质的混入、填料加入量等有关。
2.1.2 增强材料的准备
手糊成型所适用增强材料主要是布和毡。
布的排向，同一铺层的拼接，布的剪裁。
2.1.3 胶衣糊准备
胶衣树脂的性能指标：
外观：颜色均匀，无杂质，粘稠状流体；
酸值：10mgKOH/g~15mgKOH/g（树脂）；
凝胶时间：10min~15min；
触变指数：5.5~6.5；
贮存时间：25℃6个月
2.1.4 手糊制品厚度与层数计算
①手糊制品厚度k
m
t?
=
t:制品（铺层）的厚度；m：材料质量，Kg/m2；k：厚度常数，mm/(Kg·m-2)
材料厚度常数k表
材料性能
玻璃纤维
E型S型C型
聚酯树脂环氧树脂填料-碳酸钙
密度
（Kg/m3）
2.56 2.49 2.45 1.1 1.2 1.3 1.4 1.1 1.3 2.3 2.5 2.9
k [mm/(Kg·m-2
)] 0.391;0.402 ;0.40
8
0.909;0.837;0.76
9;0.714
0.909 0.769
0.435;0.400;0.34
5
②铺层层数计算 )
(r f f ck k m A n += A ：手糊制品总厚度，mm ；
mf ：增强纤维单位面积质量，Kg/m 2；
kf ：增强纤维的厚度常数，mm/(Kg ·m -2)；
kr ：树脂基体的厚度常数，mm/(Kg ·m -2)；
c ：树脂与增强材料的质量比；
n ：增强材料铺层层数。
2.2 糊制
2.2.1 表面层（俗称胶衣层）
涂刷刷两遍，方向正交；喷涂距离保持在400-600mm 之间。
注意杜绝胶衣层内混入气泡和带入水，喷涂过程中尽量减少苯乙烯的挥发，防止固化不良。
2.2.2 铺层控制
原则：制品强度损失小，不影响外观质量和尺寸精度；施工方便。
拼接形式有搭接和对接两种，以对接为宜。对接式铺层可保持纤维的平直性，产品外形不发生畸变，并且制品外形和质量分布的重复性好。为不致降低接缝区强度，各层的接缝必须错开，并在接缝区多加一层附加布。
多层布的铺放也可以按照一个方向错开，形成“阶梯”接缝连接。将玻纤布厚度t 与接缝距s 之比称为铺层锥度z ，即z=t/s 。试验表明，z=1/100时，铺层强度与模量最高，可作为施工控制参数。
2.2.3 铺层二次固化拼接
由于各种原因不适宜一次完成铺层固化的制品，如厚度超过7mm ，需要两次拼接固化（先纵向后横向，此处不多做阐述）。
2.3固化
手糊成型大多是室温固化，应选择活化能和临界温度较低的引发剂。在室温下，引发剂不能分解出游离基（低于临界温度），故必须加促进剂。低温高湿不利于不饱和聚酯树脂的固化。
制品室温固化后，有的需要再进行加热后处理。其作用为：使制品充分固化，从而提高其耐化学腐蚀、耐候等性能；缩短生产周期，提高生产率。一般环氧玻璃钢的热处理常控制在150℃以内，聚酯玻璃钢控制在50℃~80℃之间。
3.手糊成型工艺流程图
喷射成型工艺（手糊类）
喷射成型：将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧（或是在喷枪内混合）喷出，同时将切断的玻纤无捻粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。
1.工艺过程：
1.1 原材料准备：树脂（主要用不饱和聚酯树脂）和无捻玻纤粗纱。
1.2 模具准备准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等。
1.3 喷射成型设备喷射成型机分压力罐式和泵供式两种：
①泵式供胶喷射成型机，是将树脂引发剂和促进剂分别由泵输送到静态混合器中，充分混合后再由喷枪喷出，称为枪内混合型。其组成部分为气动控制系统、树脂泵、助剂泵、混合器、喷枪、纤维切割喷射器等。树脂泵和助剂泵由摇臂刚性连接，调节助剂泵在摇臂上的位置，可保证配料比例。在空压机作用下，树脂和助剂在混合器内均匀混合，经喷枪形成雾滴，与切断的纤维连续地喷射到模具表面。这种喷射机只有一个胶液喷枪，结构简单，重量轻，引发剂浪费少，但因系内混合，使完后要立即清洗，以防止喷射堵塞。
②压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别装在压力罐中，靠进入罐中的气体压力，使胶液进入喷枪连续喷出。安是由两个树脂罐、管道、阀门、喷枪、纤维切割喷射器、小车及支架组成。工作时，接通压缩空气气源，使压缩空气经过气水分离器进入树脂罐、玻纤切割器和喷枪，使树脂和玻璃纤维连续不断的由喷枪喷出，树脂雾化，玻纤分散，混合均匀后沉落到模具上。这种喷射机是树脂在喷枪外混合，故不易堵塞喷枪嘴。
2.喷射成型工艺控制：
①纤维选用前处理的专用无捻粗纱。制品纤维含量控制在28%-33%，纤维长度一般为25mm-50mm；
②树脂含量喷射制品采用不饱和聚酯树脂，树脂含量控制在60%左右；
③雾化压力当树脂粘度为0.2Pa·s，树脂罐压力为0.05～0.15MPa时，雾化压力为0.3～0.55MPa，方能保证组分混合均匀；
④胶液粘度应控制在0.3Pa·s-0.8Pa·s，触变度以1.5-4为宜；
⑤喷射量喷射量与喷射压力和喷嘴直径有关，喷嘴直径在1.2mm-3.5mm之间选定，可使喷胶量在8g/s-60g/s之间调变；
⑥喷枪夹角不同夹角喷出来的树脂混合交距不同，一般选用20°夹角，喷枪与模具的距离为350～400mm。改变距离，要高速喷枪夹角，保证各组分在靠近模具表面处交集混合，防止胶液飞失。
3.喷射成型注意事项：
①环境温度应控制在（25±5）℃，过高，易引起喷枪堵塞；过低，混合不均匀，固化慢；
②喷射机系统内不允许有水分（要求独立管路供气，气体必须彻底除湿）存在，否则会影响产品质量；
③成型前，模具上先喷一层树脂，然后再喷树脂纤维混合层；
④喷射成型前，先调整气压，控制树脂和玻纤含量；
⑤喷枪要均匀移动，防止漏喷，不能走弧线，两行之间的重叠富庶小于1/3，要保证覆盖均匀和厚度均匀；
⑥喷完一层后，立即用辊轮压实，要注意棱角和凹凸表面，保证每层压平，排出气泡，防止带起纤维造成毛刺；
⑦每层喷完后，要进行检查，合格后再喷下一层；
⑧最后一层要喷薄些，使表面光滑；
⑨特殊部位喷射：曲面时，喷射方向始终沿曲面法线方向；沟槽时，先喷四周和侧面，然后再底部补喷适量纤维；转角时，从夹角部位向外喷射；
⑩喷射机用完后要立即清洗，防止树脂固化，损坏设备。
4.喷射成型工艺流程图
树脂传递模塑成型（RTM）（手糊类）
RTM工艺：将液态热固性树脂（通常为不饱和聚酯树脂）及固化剂，由计量设备分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀，注入事先铺有玻纤增强材料的密封模内，经固化、脱模、后加工而成制品。
1.工艺过程：
1.1 原材料准备：不饱和聚酯树脂和玻璃纤维连续毡、复合毡及方格布；
1.2 填料：填料对RTM工艺很重要，它不仅能降低成本，改善性能，而且能在树脂固化放热阶段吸收热量。常用的填料有氢氧化铝、玻璃微珠、碳酸钙、云母等。其用量为20%～40%。
1.3 成型设备：
①树脂压注机由树脂泵、注射枪组成。树脂泵是一组活塞式往复泵，最上端是一个空气动力泵。当压缩空气驱动空气泵活塞上下运动时，树脂泵将桶中树脂经过流量控制器、过滤器定量地抽入树脂贮存器，侧向杠杆使催化剂泵运动，将催化剂定量地抽至贮存器。压缩空气充入两个贮存器，产生与泵压力相反的缓冲力，保证树脂和催化剂能稳定的流向注射枪头。注射枪口后有一个静态紊流混合器，可使树脂和催化剂在无气状态下混合均匀，然后经枪口注入模具，混合器后面设计有清洗剂入口，它与一个有0.28MPa压力的溶剂罐相联，当机器使用完后，打开开关，溶剂自动喷出，将注射枪清洗干净；
②模具RTM模具分玻璃钢模、玻璃钢表面镀金属模和金属模3种。玻璃钢模具容易制造，价格较低，聚酯玻璃钢模具可使用2000次，环氧玻璃钢模具可使用4000次。表面镀金属的玻璃钢模具可使用10000次以上。金属模具在RTM工艺中很少使用，一般来讲，RTM的模具费仅为SMC的2%～16%。
2.RTM成型选材注意：
①树脂系统粘度低：250Pa·s-300Pa·s为最佳；
固化放热峰低：一般为80℃-140℃；
固化时间短：一般凝胶时间控制在5min-30min之间，固化时间为凝胶时间的2倍。
通用型不饱和聚酯树脂是RTM工艺中使用最广泛的树脂系统。环氧多数用于航空制品中，但其价格较高；乙烯基树脂介于聚酯和环氧之间，价格适中；其他的树脂系统，如丙烯酸树脂系统和甲基丙烯酸甲酯乙烯基树脂系统是新的树脂系统，很适合RTM工艺。
②增强材料铺覆性好；
质量均匀性好；
容积压缩系数要大；
耐冲刷性好；
对树脂流动阻力小，机械强度高等。
连续纤维毡是目前RTM中应用最广泛的增强材料。混合使用连续纤维毡和短切纤维毡，尤其是以短切纤维毡/连续纤维毡/短切纤维毡的排列方式可使纤维的含量提高。无捻粗纱布变形性和浸透性较差，一般不单独使用。
3.RTM成型工艺流程图
袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法成型（低压成型/手糊类）
袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法统称为低压成型工艺。其成型过程是用手工铺叠方式，将增强材料和树脂（含预浸材料）按设计方向和顺序逐层铺放到模具上，达到规定厚度后，经加压、加热、固化、脱模、修整而获得制品。四种方法与手糊成型工艺的区别仅在于加压固化这道工序。因此，它们只是手糊成型工艺的改进，是为了提高制品的密实度和层间粘接强度。
1.袋压成型将手糊成型的未固化制品，通过橡胶袋或其它弹性材料向其施加气体或液体压力，使制品在压力下密实，固化。
2.热压釜一个卧式金属压力容器，未固化的手糊制品，加上密封胶袋，抽真空，然后连同模具用小车推进热压釜内，通入蒸汽（压力为1.5～2.5MPa），并抽真空，对制品加压、加热，排出气泡，使其在热压条件下固化。
3.液压釜一个密闭的压力容器，体积比热压釜小，直立放置，生产时通入压力热水，对未固化的手糊制品加热、加压，使其固化。
4.热膨胀模塑法采用不同膨胀系数的模具材料，利用其受热体积膨胀不同产生的挤压力，对制品施工压力。
工艺过程：
1.袋压成型分压力袋法和真空袋法2种：
①压力袋法压力袋法是将手糊成型未固化的制品放入一橡胶袋，固定好盖板，然后通入压缩空气或蒸汽（0.25～0.5MPa），使制品在热压条件下固化。
②真空袋法此法是将手糊成型未固化的制品，加盖一层橡胶膜，制品处于橡胶膜和模具之间，密封周边，抽真空（0.05～0.07MPa），使制品中的气泡和挥发物排除。真空袋成型法由于真空压力较小，故此法仅用于聚酯和环氧复合材料制品的湿法成型。
2.热压釜和液压釜法都是在金属容器内，通过压缩气体或液体对未固化的手糊制品加热、加压，使其固化成型的一种工艺。
3.热膨胀模塑法的阳模是膨胀系数大的硅橡胶，阴模是膨胀系数小的金属材料，手糊未固化的制品放在阳模和阴模之间。加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的变形差异，使制品在热压下固化。
夹层结构成型工艺（加压型）
夹层结构成型：由高强度蒙皮和轻质夹芯材料所构成。有手糊法和机械法两种。大多数采用手糊法。
工艺过程
1.玻璃钢蜂窝夹层结构：
1.1 材料准备：
1.1.1 玻璃布分蒙皮和芯材两种。
蒙皮：选用增强型浸润剂处理的玻璃布，规格通常为0.1mm-0.2mm的无碱或低碱平纹玻璃布；对曲面，通常采用斜纹玻璃布；
芯材：选用未脱蜡的无碱平纹布。
1.1.2 绝缘纸生产纸基和蜂窝夹芯所用的绝缘纸，以木质纤维素制成的纸最好。
1.1.3 金属箔以铝箔使用最多。
1.1.4 粘接剂蒙皮和芯材用树脂基体及蒙皮和芯材之间胶接用的树脂粘接剂。可以选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、有机硅树脂和DAP树脂。而蜂窝夹芯制作过程中的胶条通常用聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛胶和环氧树脂等。
1.2 蜂窝夹芯的制造：
低密度夹芯：由纸、棉布、玻璃布浸渍树脂制成的芯材，或由泡沫塑料，有时也包括铝蜂窝夹芯。这类夹层结构的面板（蒙皮）多采用胶合板、玻璃钢以及薄铝板。其芯材与面板是胶接而成的。
高密度夹芯：夹芯与面板材料都采用不锈钢或钛合金制成。芯材制造及芯材与蒙皮的联接多采用焊接的方式。
1.2.1 布蜂窝夹芯的制造
布包括了纸、棉布和玻璃布。三者制作原理及方法相同。主要有三种方法：塑性胶接法、模压法和胶接拉伸法。塑性胶接法和胶接拉伸法主要用于布蜂窝制造，模压法用于金属蜂窝制造，现已很少用。胶接拉伸法是目前广泛使用的方法。有手工涂胶法和机械涂胶法（印胶法、漏胶法、带条式涂胶法、波纹式涂胶法）两种。以机械涂胶法中的印胶法为例。
玻璃布从放布辊1引出后，经过张紧辊2到第一道印胶辊，在布的正面涂胶液，涂胶后的布经过导向辊到第二道印胶辊，并在布的反面涂胶。涂胶后的玻璃布经过加热器加热，在水平导向辊6处与未涂胶的玻璃布叠合，一起卷到收卷机8上。收卷到设计厚度时，从收布卷筒上将蜂窝块取下，加热、加压固化后，切成蜂窝条备用。
1.2.2 蜂窝夹芯材料的生产设备
机械法生产蜂窝夹芯根据涂胶方式，所用设备可分为漏胶式涂胶机、印胶式涂胶机和擦胶式涂胶机。
1.3 蜂窝夹层结构制造
根据制造方法不同可以分为湿法和干法成型，按成型工艺过程可分为一次成型（适宜纸蜂窝和布蜂窝）、二次成型（适宜纸蜂窝）和三次成型。
2.泡沫塑料夹层结构：
2.1 材料准备：树脂+发泡剂
聚氨酯泡沫塑料是由含有羟基的聚醚或聚酯树脂、异氰酸酯、水以及其它助剂共同反应生成的。所用原料有：
①异氰酸酯类常用的有甲苯二异氰酸酯。有2,4和2,6两种异构体，前者活性大，后者活性小，工业上混合使用，两者的用量比为异构比。异构比愈高，化学反应速率愈快，趋于形成闭孔泡沫结构，反之，则趋于形成开孔结构。
②聚酯或聚醚聚酯一般用二元酸（己二酸、癸二酸、苯二甲酸）和多元醇（乙二醇、丙三醇和己二醇）缩聚而成。聚醚主要是由氧化烯烃（环氧乙烷、环氧丙烷等）和多元醇（乙二醇、丙三醇、季戊四醇、山梨糖醇等）制成的。
③催化剂常用的有叔胺类化合物（三乙胺、三乙撑胺、N、N-二甲基苯胺等）和有机锡类化合物（二月桂酸二丁基锡等）。
④发泡剂异氰酸酯与水作用生成的二氧化碳。但会使泡沫塑料发脆和气泡破裂，另外成本高。工业上一般用卤化碳（三氯甲烷、二氟二氯甲烷等）作为发泡剂。
⑤表面活性剂水溶性硅油、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸以及其它非离子型表面活性剂。降低发泡液体表面张力，使发泡容易和泡沫均与。
⑥其它助剂改善泡沫性能。
2.2 硬质聚氨酯泡沫塑料制造
2.2.1 硬质聚氨酯灌注发泡法（一步法）
工艺过程：首先将模具预热到40℃-50℃，按配比将A、B物料混合均匀，混合温度保持在30℃-35℃。所用齿形搅拌器转速在1000r/min-1500r/min，搅拌时间大约为30s左右，然后迅速将混合物注入模具内，控制凝胶时间大约为5min-7min，而后将发泡体送入100℃的烘箱中保持2h，再自然冷却至室温，脱模取出发泡体备用。
2.2.2 硬质聚氨酯泡沫喷涂法（二步法）
工艺过程：把原料分别由计量泵输送到喷枪内混合，使用干燥的高压空气作为搅拌能源（或用风动马达带动搅拌器），再在压缩空气作用下，将混合物喷射到制品，一般在较短时间内生成硬质聚氨酯泡沫塑料。
注：发白时间：又称乳化时间。物料喷到目标物上后，颜色发白的时间控制在3s-7s之间；
胀定时间：又称发泡时间。通常以不粘手为止；
喷涂速度：一般采用1Kg/min左右的用量，此时喷枪的移动速度为0.5m/s-0.8m/s，单层喷涂泡沫塑料厚度为15mm；
雾化压力：根据配方和流量的不同及物料粘度而变化。一般控制在0.5MPa-0.6MPa；
表面温度：喷涂物表面温度一般不能低于10℃。
2.3 泡沫夹层结构制造
2.3.1预制粘接法
此法是先将夹层结构的表面层和泡沫塑料夹芯按设计要求分别制造，然后将它们粘接起来。关键是合理的选择粘接剂和粘接工艺条件。
2.3.2 整体浇注成型法
此法是在结构的空腔内浇入混合料，然后经过发泡成型和固化处理等，使泡沫塑料胀满空腔，并和玻璃钢结成一个整体夹层结构。
2.3.3 机械连续成型法
此法将两表层用结实的等长纱线连接，连接纱线的数量，按夹层结构工作条件计算好。生产时，先把上下表面层织物用玻纤纱按设计要求的间距与定位板连接在一起，然后经过浸胶槽浸胶（可用酚醛、酯环和环氧树脂等），在成型段由喷管浇注泡沫塑料层（一般采用聚氨酯、酚醛和脲甲醛泡沫塑料）液体，当物料发泡膨胀时，使上下表面层织物紧贴加热限制挡板，并保持联系件张紧。
模压成型工艺（加压型）
模压成型：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。
模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为以下几类：
①纤维料模压将预混或者预浸的纤维模压料装在金属模具中加热加压成型制品；--------------------高强度短纤维预混料模压成型是我国广泛使用的工艺方法②织物模压将预先织成所需形状的两向、三向以及多向织物浸渍树脂后，在金属对模中加热加压成型；--------剪切强度明显提高，质量比较稳定，但成本高③层压模压将预浸胶布或毡剪成所需形状，经过叠层后放入金属对模中加热加压成型制品；--------------------------------------------------------------适合制薄壁制品
④碎布料模压将预浸胶布剪成碎步块放入模具中加热加压成型制品；
⑤缠绕模压将预浸渍的玻纤或布带缠绕在一定模型上，再在金属对模中加热加压定性；-------------------------------------------------适用于特殊要求的制品及管材
⑥SMC模压将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模具加热加压成型制品；---------------适用于大面积制品成型⑦预成型坯模压先将短切纤维制成与制品形状和尺寸相似的预成形坯，然后将其放入模具中倒入树脂混合物，在一定温度压力下成型；
-----------------------适用于制造大型、高强、异形、深度较大、壁厚均一的制品⑧定向铺设模压将单向预浸料（纤维或无纬布）沿制品主应力方向取向铺设，然后模压成型；-----------------------------------适用于成型单向强度要求高的制品
模压引申：模压料成型工艺
广泛使用的高强度短纤维模压料制造
1.基本组分：短纤维增强材料、树脂（最普遍的是酚醛树脂和环氧树脂）基体和
辅助材料。
短纤维增强材料：玻纤、高硅氧纤维、碳纤、尼龙纤维等，长度为30mm-50mm，含量一般控制在50%-60%范围内（质量比）。
树脂基体：各种类型的酚醛树脂和环氧树脂，还有酚醛环氧型树脂和聚酯树脂。酚醛树脂有氨酚醛、镁酚醛、钡酚醛、硼酚醛以及由聚乙烯醇缩丁醛改性的酚醛树脂等；环氧树脂有双酚A型、酚醛环氧型及其他改性型。
辅助材料是为了使模压料具有良好的工艺性和满足制品的特殊性能要求。
2.短纤维模压料制备
有预混和预浸两种，大部分采用预混（手工预混和机械预混）。工艺流程图如下：
以玻纤/镁酚醛模压料为例说明机械预混：
①将玻纤在180℃下干燥处理40min-60min；
②将烘干后的纤维切成30mm-50mm长度并使之输送；
③按树脂配方配成胶液，用工业酒精调配胶液密度在1.0g/cm3左右；
④按纤维：树脂=55：45（质量比）的比例将树脂溶液和短切纤维充分混合（此步在捏合机内进行）；
⑤捏合后的预混料，逐渐加入撕松机中撕松；
⑥将撕松后的预混料均匀铺放在网格上晾置；
⑦预混料经自然晾置后，再在80℃烘房中烘20min-30min，进一步驱除水分和挥发物；
⑧将烘干后的预混料装入塑料袋中封闭待用。
3.短纤维模压料的质量控制
①树脂溶液粘度由于粘度与密度有一定关系，而粘度测定又不如密度测定简单易行，因此，通常用密度作为粘度控制指标。如酚醛预混料树脂胶液密度控制在
1.00g/cm3-1.025g/cm3。
②纤维短切强度机械预混，纤维长度一般不超过20mm-40mm；手工预混，纤维长度不超过30mm-50mm。
③浸渍时间在确保纤维均匀浸透情况下应尽可能缩短时间。
④烘干条件烘干温度和时间是控制挥发物含量与不溶性树脂含量的主要因素。此外还应注意料层的厚度和均匀性。一般快速固化酚醛型预混料（如镁酚醛）的烘干条件为80℃，烘干20min-30min。慢速固化酚醛型预混料（如氨酚醛）的烘干条件为80℃，烘干50min-70min。环氧酚醛型预混料的烘干条件为80℃，烘干20min-40min。
⑤其他设备设计
4.模压料的工艺性
流动性、收缩率和压缩性。每个都有对其产生影响的因素（不详解）。
①流动性实际生产中，模压料能否压成一定形状的制品主要取决于流动，而流动的难以取决于模压料的粘度。
应该指出，模压料熔体的流动性过大对压制成型并不有利。
②收缩性模压制品从模具中脱出后尺寸减小是模压料的固有特性，即收缩性。模压制品发生收缩的主要原因是热收缩和结构（化学）收缩。模压制品的线膨胀系数比模具材料大。因交联结构产生的结构收缩，实践证明，大多在0.1%-0.2%。
③压缩性压缩比来表示。压缩比=模压料（或坯料）的比容/制品比容。值恒大于1。纤维模压料的压缩比可以达到6-10。可采用预成型工艺使压缩比大的模压料称为坯料来减小压缩比。
模压引申：SMC成型工艺
SMC，即片状模塑料。是用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊浸渍短切玻璃纤维粗纱或玻纤毡，并在两面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起来形成的片状模压成型材料。SMC是干法生产FRP制品的一种中间材料。独具特点是重现性好。
SMC的种类：
①BMC即块状模塑料。可用于压制和挤出成型。与SMC的区别仅在于材料形态和制作方法上。BMC中纤维含量较低，纤维长度较短，填料含量较大，因此BMC 适合制造小型制品，SMC则用于生产大型薄壁制品。
②TMC即厚片状模塑料。组成与制作同SMC类似。SMC一般厚0.63cm，TMC 一般厚度达5.08cm。
③结构SMC按纤维形态与分布不同可分为SMC-R（纤维不规则分布）、SMC-C （连续纤维单向分布）、SMC-D（不连续纤维定向分布）以及SMC-C/R、SMC-D/R。树脂采用高反应性的间苯二甲酸聚酯树脂。
④高强SMC分为HMC和XMC。HMC是一种少加或不加填料，短切纤维含量达60%-80%，玻纤定向分布，树脂含量在35%以下的片状模塑料。具有极好的流动性和成型表面，其制品强度是普通SMC的3倍。XMC是一种含有70%-80%定向连续玻纤，20%-30%的聚酯树脂，加适量或不加填料的片状模塑料。玻纤以一定角度交叉布置，标准粗纱角度为82°。在普通缠绕机上进行。
⑤LS-SMC即低收缩SMC。采用低收缩树脂或加入热塑性低收缩添加剂制造，成品收缩可趋于零。适于制造尺寸精度高和表面光洁度高的制品。
⑥ITP-SMC即渗透增稠片状模塑料。不需要普通SMC所需的专门熟化室，而且在室温下24h达到不粘手的特点。制品具有高度刚性、耐冲击性、尺寸稳定性的特点。
此外还有高弹SMC、低密度SMC、耐热SMC和耐燃SMC等。
1.压制前的准备
1.1模压料预热和预成型
预热方法有加热板预热、红外线预热、电烘箱预热、远红外预热及高频预热等。
预成型是将模压料在室温下预先压成与制品相似的形状，然后再进行压制。
1.2 装料量的估算
装料量等于模压料制品的密度乘以制品的体积，再加上3%-5%的挥发物、毛刺等损耗。模压制品的体积常采用以下三种方法进行估算：形状、尺寸简化计算法，密度比较法，铸型比较法。
1.3 脱模剂的选用
模压中使用的脱模剂有内脱模剂和外脱模剂两类。直接模压中多用外脱模剂或内外脱模剂的结合使用。酚醛型模压料多用机油、油酸、硬脂酸等；环氧及环氧酚醛型模压料多采用硅脂或有机硅。
2.模压工艺参数
2.1温度制度
包括了装模温度、升温速度、最高模压温度和恒温、降温及后固化温度等。
①装模温度物料放入模腔时模具的温度。镁酚醛装模温度在150℃-170℃，氨酚醛、酚醛环氧型模压料一般在80℃-90℃。模压料的挥发物含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度较低，反之，要适当提高装模温度。制品结构复杂及大型制品装模温度一般宜在室温-90℃范围内。
②升温速度由装模温度到最高压制温度的升温速率。对快速模压工艺，装模温度就是压制温度，不存在升温速度问题。而在慢速压制工艺中，需慎重选择适宜的升温速度，尤其是在成型较厚制品时更为重要。一般采用10℃/h-30℃/h的升温速度，对氨酚醛的小尺寸制品可采用1℃/min-2℃/min。
③最高模压温度主要依树脂放热曲线来确定。
④保温时间在成型压力和模压温度下保温的时间。作用是使制品固化完全和消除内应力。主要取决于两个因素：一是模压料固化反映的时间（与模压料种类有关）；二是不稳定导热时间。
⑤后固化处理一般不包括在压制制度中。目的是提高制品固化反应程度，通过提高温度，使尚未反应的基团间继续交联增加密度，去掉残留挥发物且消除残余应力。
2.2 压制制度
包括了成型压力、加压时机、放气等。
①成型压力作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使物料充满模腔；克服物料挥发物（溶剂、水分及固化副产物）的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状和尺寸。主要取决于两个因素：模压料的种类及质量指标；制品结构形状尺寸。成型压力是用单位压力表示的。单位压力定义为：制品在水平投影方向上单位面积所承受的力。
②加压时机在装模后经多长时间、在什么温度下进行加全压。三种方法：一是凭经验，操作者可将树脂拉丝时即为加压时机；二是根据温度指示，当接近树脂凝胶温度是进行加压；三是按树脂固化反应时气体释放量确定加压时机。
③放气充模快速模压不存在加压时机。在快速压制工艺中都要采取放气措施，即在加压初期，压力上升到一定值后，随即卸压抬模放气，再加压充模，反复几次。
3.模压成型工艺流程图：
层压成型工艺（加压型）
层压工艺是指将浸有或涂有树脂的片材层叠，组成叠合体，送入层压机，在加热和加压下，固化成型玻璃钢板材或其他形状简单的复合材料制品的一种方法。
1.原材料准备：已制备好的胶布（工艺见后面层压引申：胶布制备工艺）
2.工艺过程：
2.1下料
将胶布剪成一定尺寸，以便送入压机压制。剪切可以用连续切割机，也可以是手工剪切。
2.2 配叠（简称排板或配布）
需要注意下面几个问题：
①通常对多层层压板的每块布料，在两面各放2~3张面层胶布；
②挥发分含量不宜过大，挥发分含量若大于7%，应干燥处理后使用；
③在配叠内层胶布时，临近面层的10~20张应选择平整、无污染及破损的胶布，超过9mm的厚板其中间层可夹配有接头和取过样的胶布；
④根据压机的生产能力合理计算并确定制品的产量和规格。
2.3组合
由钢板、冷压铁板、衬垫及若干板料的堆迭组合称为一个叠合体。叠合体一般按下列顺序组合：铁板→衬纸→单面钢板→板料→双面钢板→板料→……→双面钢板→板料→单面钢板→衬纸→铁板。
2.4热压
一般分为预热预压和热压两个阶段。
①预热预压阶段
主要目的是使树脂熔化，去除挥发分，使熔融树脂进一步浸渍玻纤布，并使树脂逐步固化至凝胶态。预压到板坯边缘流出胶但不能拉丝时，立即加满压力并升温，此时预压结束，进入热压阶段。
②热压阶段
从加全压到热压结束，称为热压阶段。从到达指定的热压温度到热压结束的时间，
称为保温时间。一般玻璃钢层压板的保温时间为2min/mm~7min/mm。
2.5冷却脱模
热压结束，关闭热源，通冷却水于热板中进行冷却，同时保持原有压力（冷压），一般冷却到板材温度为50℃以下，去除压力取出板材。
2.6后处理
有些固化体系在后阶段固化速度较慢，在压机上加热固化，基本定型后，可取出放在120℃~130℃的烘房中再进行后处理48h~75h，提高板材的耐热性、机械强度和电性能。
3.工艺参数
热压成型时的温度、压力、时间是三个最重要的工艺参数。
①成型压力的选定
压力的控制，包括压力的大小、加压次数和加压时机等问题。
②压制温度的选择
与树脂的固化温度和固化速率有关。一般认为酚醛树脂的热压温度控制在155℃~165℃为合适，有机硅树脂则在200℃以上。实践证明，层压板的热压温度采用五个阶段升温较为合理。
第一阶段：预热阶段。一般从室温到开始显著反应时的温度，即为预热阶段。此时压力一般为全压的1/3~1/2；
第二阶段：中间保温阶段。当树脂不能拉成细丝时，应立即加全压，并随即升温；第三阶段：升温阶段。一般来讲，升温速度不宜过快。
第四阶段：热压保温阶段。
第五阶段：冷却阶段。
③压制时间的控制
预压、热压和冷却三个时间之和为压制时间。
层压引申：胶布制备工艺
玻纤胶布的制备是使用热处理或化学处理的玻纤布，经浸渍树脂胶液，控制一定的树脂含量，在一定的温度下，经一定的时间烘干，使树脂由A阶段转到B阶段，从而得到所要求的玻纤胶布。
1.原材料：
增强材料：玻纤布、石棉布、合成纤维布、玻纤毡、石棉毡、石棉纸、牛皮纸。合成树脂：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂。
2.工艺参数：
主要工艺参数包括胶液粘度、烘干温度和时间、玻纤布的牵引张力等。
①胶液粘度树脂在溶液中的质量百分比含量。一般可用胶液的浓度和环境温度来控制胶液的粘度。在实际生产中，通过测定密度方法，控制胶液的密度。
②浸胶时间玻纤布在胶液中通过的时间。实践证明，浸胶时间一般在15s~30s 范围内。对于常用的0.1mm~0.2mm无碱平纹布，0.25mm的高硅氧布和0.3mm 无碱无捻粗纱布，其浸渍时间控制在15s~45s比较理想。
③张力控制牵引力的大小取决于玻纤布的自重和玻纤布在运行过程中经过导向辊时摩擦力。
④浸胶布的烘干温度及时间
包括胶布中挥发分去除和树脂由A向B阶段转化两个过程。
1）烘箱温度的控制
浸胶机类型不同，其烘箱干燥温度控制不一样。
卧式机的烘箱内部温度，大致可分为三个阶段：胶布进口处为第一阶段，此段温度较低，通常为90℃~110℃；烘箱中部为第二阶段，通常温度为120℃~150℃；胶布出口为第三阶段，温度为100℃以下。
立式机的烘箱内部温度分为三个阶段：底部胶布进口为第一阶段，一般为30℃~60℃；中部为第二阶段，为60℃~80℃；顶部为第三阶段，为85℃~130℃。2）干燥时间控制
胶布的干燥时间是指箱体内停留的时间。对于一定的烘箱长度，干燥时间与胶布的运行速度成反比。t=L/v。
3）气流控制
通常浸胶布在烘烤过程中，布面风速控制在3m/s~4m/s。
3.胶布成型工艺流程图
卷管成型工艺（制管类）
卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。
卷管分手工上布法和连续机械上布法。基本过程：首先清理各辊筒，然后将热辊加热到适当温度，调整好胶布张力。在不加压辊的情况下，在卷管机上将引头布先在涂有脱模剂的管子芯模上卷制约一圈，然后放下压辊，将引头布贴在热辊上，同事再将胶布拉正，也盖贴在引头布的加热部分，与引头布搭接。引头布长度通常为80cm~120cm，视管材直径而定。引头布与胶布的搭接长度一般为15cm~25cm。
缠绕成型工艺（制管类）
缠绕成型：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。
1.原材料：
增强材料：无碱、中碱无捻粗纱；
树脂：双酚A型环氧树脂（常温内压容器），酚醛型环氧树脂或脂肪族环氧树脂（高温容器），不饱和聚酯树脂（管道和贮罐），双马来酰亚胺树脂（航空航天制品）；
芯模：钢模或石膏模。
2.缠绕成型的分类
可分为环向缠绕、纵向缠绕和螺旋缠绕三类。
①环向缠绕
芯模绕自轴匀速转动，导丝头在筒身区间作平行于轴线方向运动。芯模转一周，导丝头移动一个纱片宽度（近似），如此循环，直至纱片均匀布满芯模筒身段表面为止。只能在筒身段进行缠绕，不能缠绕封头。
当缠绕角小于70°时，纱片宽度就要求比芯模直径还大。这也是环向缠绕的缠绕角必须大于70°的原因。
②螺旋缠绕
芯模绕自轴匀速转动，导丝头依特定速度沿芯模轴线方向往复运动。不仅在筒身段进行缠绕，也缠绕封头。纤维缠绕轨迹是由圆筒段的螺旋线和封头上与极孔相切的空间曲线所组成。
③纵向缠绕
导丝头在固定平面内作匀速圆周运动，芯模绕自轴慢速旋转。导丝头转一周，芯模转动一个微小角度，反映在芯模表面为近似一个纱片宽度。
3.线型
螺旋缠绕（环向缠绕和纵向缠绕可看做螺旋缠绕的特殊情况）时，由导丝头引入
的纤维自芯模上某点开始，导丝头经过若干次往返运动后，又缠回到原来的起点上。这样，在芯模上所完成的一次（不重复）布线称为“标准线”。标准线反映缠绕规律的基本线型。
每条纱片在芯模极孔圆周上只有一个切点。在一个完整循环中，极孔周围上只有一个切点，称为单切点。而在一个完整循环中有两个以上切点的称为多切点。由于芯模匀速旋转，导丝头每次往返时间又相同，故在极孔圆周上的各切点等分极孔圆周。
4.工艺流程图
连续成型工艺（连续）
连续成型工艺是指从添加原材料到制成玻璃钢制品的整个过程都是在连续不断的进行。包括了连续制管、连续制板和拉挤成型工艺和复合管生产工艺（EPF法）。
一、连续制管
1.原材料：
增强材料：连续玻纤粗纱、玻璃布带、短切纤维毡和表面毡。前两种用于增强层，后三种用于防腐、防渗层和外表层。
树脂：不饱和聚酯树脂。如间苯二甲酸系列、双酚A系列、含卤素树脂以及环氧丙烯酸树脂、乙烯基树脂等。
2.连续制管工艺原理及过程
①卧式干法缠绕成型
采用预浸的无纬带或玻璃布带缠绕成型。其主要工艺程序包括纵向、环向布带缠绕、芯轴内加热、预固化、第二次固化、外牵引脱模、切割等程序。整个过程是连续进行的。
②卧式湿法纵向纱浸胶缠绕成型
采用连续玻璃纤维粗纱，浸渍树脂胶液后进行缠绕成型。纵向纤维纱从纱架引出经浸胶后，通过分纱器均匀铺放在芯轴上，形成纵向纱层，而后环向缠绕未浸胶的环向纱。各环向层是相间反向缠绕，并由纵向纱所带的多余胶液浸胶。缠到要求的厚度后，经高频加热固化，引拨脱模，最后切割，得到要求的管材。整个过程是连续进行的。
③卧式湿法环向纱浸胶缠绕成型
采用连续玻璃纤维粗纱，浸渍树脂胶液后进行缠绕成型。环向纱从纱架引出经浸胶后，通过分纱器均匀铺放在芯轴上，形成环向纱层。而纵向未浸胶纤维纱靠环向缠绕纱的余胶浸渍树脂。按设计要求采用纵、环纱交错缠绕的铺层方式，缠到要求厚度，经二次固化，自动脱模、切割得到所要求的管材。整个过程是连续进行的。
④立式垂直向上移动芯轴式缠绕成型
采用表面抛光镀铬的钢制芯轴，由驱动装置使其从下向上垂直移动，在缠绕成型玻璃管之前，表面涂上脱模剂，然后螺旋缠绕多层浸渍树脂液的玻璃纤维纱，经胶量控制装置，达到要求的厚度之后，表面缠绕一层玻璃纸，使表面光滑。定长的若干根钢制芯轴首尾相接，由驱动装置使其向上移动，缠完玻璃钢层的芯轴由吊车和提升机将其送入固化炉固化。在进入固化炉之前，将芯轴连接处的玻璃钢管切断，固化后，脱出芯轴，即得到所要求的管材，可交付使用。
⑤立式低熔点金属芯模式缠绕成型
采用一个垂直的空心支柱，在它外面有一个用低熔点金属制成的向上移动的芯轴，在移动芯轴外缠绕玻璃钢管，缠绕完毕的芯轴通过一个热压模装置，使玻璃钢固化成型，并使移动芯轴的上端熔化，在重力作用下，通过空气支柱流回熔锅中，完成自动脱模的要求，同时流回的低熔点合金液可重新用来制作芯轴。
3.连续制管工艺参数
①缠绕规律的选择
主要是指环向和纵向玻璃纤维纱的排布规律。通常玻纤纱的排布方式有平接和搭接两种。就搭接的规律来讲，必须符合以下公式：
搭接方式=(n-1)/n (n=1,2,3···k)
n=1时为平接，n=2时为搭接1/2；n=3时为搭接2/3；···n=k 时为搭接(k-1)/k 。 ②纵向纱片数计算
纵向纱的排布比较简单。数学表达式如下：
m
b D m π= bm ：每条纱片的宽度；D ：所铺设的管道外径。
③螺旋缠绕角计算
从螺旋缠绕的几何关系推出：
D tg b m πα
αsin = 由此导出：
m
m b b D tg -=πα α：螺旋缠绕角。
二、热塑性和热固性复合结构管连续生产工艺（EPF 法工艺）
由挤出、拉挤和缠绕相结合的连续制管方法，采用紫外线辐射引发固化。
这种方法是以挤出成型的塑料管为芯材（内衬），沿轴向铺设拉挤成型的热固性玻璃钢层，而后在周向方向上用纤维缠绕法铺设热固性玻璃钢层，最后在管材表面涂层热固性或热塑性的富树脂层，形成光滑平整的表面外观。整个过程是连续进行的。
“EPF ”法工艺原理及其过程
首先是热塑性塑料管挤出成型，然后在塑料管外面铺放纵、环向浸胶玻纤纱。玻纤纱由纱架引出后，通过集束浸胶浸渍热固性树脂胶液。由挤压辊控制纤维中树脂的含量，浸胶后的玻纤纱与轴向方向一致，通过分纱器铺覆在塑料管表面。缠绕结束后，管被牵引进入锥形芯模内，使轴向玻纤粗纱中挤出多余树脂胶液对环向纤维进行浸胶。而复合管进入紫外线辐射设备，活化光引发剂，使树脂胶液凝胶、初固化后，被引入4个远红外固化炉，进行完全固化。
拉挤成型工艺（连续）
拉挤成型：玻纤粗纱或其织物在外力牵引下，经过浸胶、挤压成型、加热固化、定长切割，连续生产玻璃钢线型制品的一种方法。
1.原材料
1.1 树脂基体
主要有不饱和聚酯树脂、环氧树脂和乙烯基树脂等。其中不饱和聚酯树脂大约占总用量的90%。一般来讲，用于BMC和SMC的不饱和聚酯树脂都可用于拉挤成型制品。
国外出现了拉挤专用的不饱和聚酯树脂。美国用于拉挤工艺专用的不饱和聚酯树脂有5种：
①硬质高反应性间苯型不饱和聚酯树脂。与低收缩性填料相容性好，与传统聚酯树脂相比，拉挤速度可提高5倍（如Polylite 31-20树脂）；
②中反应性间苯型不饱和聚酯。特别适合制造直径为25mm以上的型材，且具有良好的耐腐蚀性（如Polylite 92-310树脂）；
③硬质高反应性间苯型不饱和聚酯。特别适用于制造耐水和韧性制品（如Polylite 92-311树脂）；
④中反应性间苯型不饱和聚酯树脂。适用于制造耐腐蚀性制品（如Polylite 92-312树脂）；
⑤硬质高反应性不饱和聚酯。配方中含有DAP等组分（Polylite 92-313树脂）。
环氧树脂主要是室温固化的双酚A型环氧树脂，常用的固化剂是溶解度高和熔点高的二元酸酐或芳香族胺类固化剂。
乙烯基树脂是一种由环氧树脂主链同甲基丙烯酸反应而制成的双酚A乙烯基树脂。大都需要加入促进剂。
复合材料加工工艺综述
复合材料加工工艺综述 前言： 复合材料(Composite materials)，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，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。 复合材料是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内／层间混杂和超混杂复合材料。 60年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维（如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别，将这种复合材料称为先进复合材料。按基体材料不同，先进复合材料分为树脂基、金属
复合材料工艺大全
复合材料工艺大全 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业生产。如： （1）手糊成型工艺--湿法铺层成型法； （2）喷射成型工艺； （3）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）； （4）袋压法（压力袋法）成型； （5）真空袋压成型； （6）热压罐成型技术； （7）液压釜法成型技术； （8）热膨胀模塑法成型技术； （9）夹层结构成型技术； （10）模压料生产工艺； （11）ZMC模压料注射技术； （12）模压成型工艺； （13）层合板生产技术； （14）卷制管成型技术； （15）纤维缠绕制品成型技术； （16）连续制板生产工艺； （17）浇铸成型技术； （18）拉挤成型工艺； （19）连续缠绕制管工艺； （20）编织复合材料制造技术； （21）热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺； （22）注射成型工艺； （23）挤出成型工艺； （24）离心浇铸制管成型工艺； （25）其它成型技术。 视所选用的树脂基体材料的不同，上述方法分别适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。
复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点： （1）材料制造与制品成型同时完成 一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。 （2）制品成型比较简便 一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它材料简单的多，对于某些制品仅需一套模具便能生产。 ◇成型工艺层压及卷管成型工艺 1、层压成型工艺 层压成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。 层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备的限制。 层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。 2、卷管成型工艺 卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。
先进复合材料主要制造工艺和专用设备
先进复合材料主要制造工艺和专用设备 中国航空工业第一集团公司科技发展部 郝建伟 中国航空工业发展研究中心 陈亚莉 先进复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计、成型工艺性好和成本低等特点，是理想的航空结构材料，在航空产品上得到了广泛应用，已成为新一代飞机机体的主体结构材料。复合材料先进技术的成熟使其性能最优和低成本成为可能，从而大大推动了复合材料在飞机上的应用。一些大的飞机制造商在飞机设计制造中，正逐步减少传统金属加工的比例，优先发展复合材料制造。本文旨在介绍在复合材料制造过程中所涉及到的主要工艺和先进专用设备。 复合材料在飞机上的应用 随着复合材料制造技术的发展，复合材料在飞机上的用量和应用部位已经成为衡量飞机结构先进性的重要标志之一。复合材料在飞机上的应用趋势有如下几点： （1）复合材料在飞机上的用量日益增多。 复合材料的用量通常用其所占飞机机体结构重量的百分比来表示，世界上各大航空制造公司在复合材料用量方面都呈现增长的趋势。最有代表性的是空客公司的A380客机和后续的A350飞机以及波音公司的B787飞机。A380上复合材料用量约30t。B787复合材料用量达到50%。而A350飞机复合材料用量更是达到了创纪录的52%。复合材料在军机和直升机上的用量也有同样的增长趋势，近几年得到迅速发展的无人机更是将复合材料用量推向更高水平。 （2）应用部位由次承力结构向主承力结构发展。 最初采用复合材料制造的是飞机的舱门、整流罩、安定面等次承力结构。目前，复合材料已经广泛应用于机身、机翼等主承力结构。主承载部位大量应用复合材料使飞机的性能得到大幅度提升，由此带来的经济效益非常显著，也推动了复合材料的发展。 （3）在复杂外形结构上的应用愈来愈广泛。 飞机上用复合材料制造的复杂曲面制件也越来越多，如A380和B787飞机上的机身段，球面后压力隔框等，均采用纤维铺放技术和树脂膜渗透（RFI）工艺制造。 （4）复合材料构件的复杂性大幅度增加，大型整体、共固化成型成为主流。 在飞机上大量采用复合材料的最直接的效果是减重，复合材料制件
复合材料整体成型关键技术现状分析研究
复合材料整体成型关键技术现状分析研究 摘要：复合材料具有减轻结构重量，适合整体成型，提升结构安全性，降低生产成本等诸多优势，目前复合材料已经成为航空工业的研究热点，未来航空市场的竞争，很大一部分也是先进复合材料应用的竞争，目前在这块市场上，我国的基础实力较为薄弱，而发达国家对于先进的复合材料技术对我国高度保密，因此充分利用专利信息，研究复合材料整体成型技术的发展现状具有非常重要的意义。本文从专利的角度对航空复合材料整体成型技术的应用进行了分析，并从几个关键技术点上进行重点专利分析，以期能给复合材料的研发应用提供指导。 关键词：复合材料自动铺放液态成型热压罐真空袋挤压成型 中图分类号：tb33 文献标识码：a 文章编号： 1674-098x(2011)12(a)-0000-00 复合材料整体成型技术正广泛的应用在航空航天及其他技术领域，由于复合材料的整体成型具有降低制造成本，减轻结构重量，提升航天器的经济环保性等诸多优点。飞机上的复合材料使用量已经成为衡量其先进性的重要标准[1]。 飞机设计领域向来有为减轻每1g重量而奋斗的原则，因此发展复合材料成型技术的符合民机技术发展的趋势，也反映了目前低碳节能，绿色环保的飞机设计理念的要求。
目前如空客公司的a350，波音公司的b787的复合材料的用量已经达到了50%。当前各国都将先进复合材料制造技术作为研发重点，而从“产品未动，专利先行”的角度出发，大量复合材料技术都可以在专利文献中找到，因此积极利用专利信息开展现状分析，挖掘具有借鉴价值的专利具有十分积极的意义。 1复材整体成型技术发展概况 现代先进复合材料起源于20世纪60年代，70年代复合材料开始应用在飞机结构上，复合材料的加入对飞机结构轻质化、模块化起着中重要的作用。近年来先进复合材料在现代飞机上的用量不断扩大，已经成为铝，钢、钛之外的第四大航空结构材料[2]。复合材料整体成型技术经过了几个阶段的发展，已经逐渐从次承力件过度到主承力件，波音空客两大民机巨头在民机市场竞争 日趋激烈，在复合材料方面也不断抢占技术制高点，推出的机型中无一不把提高复合材料用量作为经济性，先进性的象征性指标。从专利领域来看，近几年两大航空企业的复合材料相关专利的申请量也在不断剧增，波音公司凭借其一直以来在复合材料应用领域的雄厚基础，申请了大量极具技术价值的基础专利，同时针对这些基础专利不断进行改进形成新的专利申请。空客公司作为后起竞争者凭借欧洲航空工业在复材领域的雄厚基础，不断进行大胆创新，在该领域申请的大量的专利也大有后来居上的态势。可见现代民机企业都在不遗余力的提升复合材料的研发力度。 当前复合材料的成型技术主要包括真空袋-热压罐成型技术，自
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 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业 生产。 视所选用的树脂基体材料的不同，各方法适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点： （1）材料制造与制品成型同时完成一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。（2）制品成型比较简便一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它材料简单的多，对于某些制品仅 需一套模具便能生产。 ◇ 层压及卷管成型工艺1、层压成型工艺层压 成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，
放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备的限制。层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。2、卷管成型工艺卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品 成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。卷管成型按其上布方法的不同而可分为手工上布法和连续机械法两种。其基本过程是：首先清理各辊筒，然后将热辊加热到设定温度，调整好胶布张力。在压辊不施加压力的情况下，将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1圈，然后放下压辊，将引头布贴在热辊上，同时将胶布拉上，盖
热塑性复合材料成型工艺
热塑性复合材料成型工艺 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外称FRTP （Fiber Rinforced Thermo Plastics）。由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产工艺和制成的复合材料性能差别很大。 从生产工艺角度分析，塑性复合材料分为短纤维增强复合材料和连续纤维增强复合材料两大类：（1）短纤维增强复合材料①注射成型工艺；②挤出成型工艺；③离心成型工艺。（2）连续纤维增强及长纤维增强复合材料①预浸料模压成型；②片状模塑料冲压成型；③片状模塑料真空成型；④预浸纱缠绕成型；⑤拉挤成型。 热塑性复合材料的特殊性能如下： （1）密度小、强度高热塑性复合材料的密度为1.1～1.6g/cm3，仅为钢材的1/5～1/7，比热固性玻璃钢轻1/3～1/4。它能够以较小的单位质量获得更高的机械强度。一般来讲，不论是通用塑料还是工程塑料，用玻璃纤维增强后，都会获得较高的增强效果，提高强度应用档次。 （2）性能可设计性的自由度大热塑性复合材料的物理性能、化学性能、力学性能，都是通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层方式进行设计。由于热塑性复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多很多，因此，其选材设计的自由度也就大得多。 （3）热性能一般塑料的使用温度为50～100℃，用玻璃纤维增强后，可提高到100℃以上。尼龙6的热变形温度为65℃，用30%玻纤增强后，热形温度可提高到190℃。聚醚醚酮树脂的耐热性达220℃，用30%玻纤增强后，使用温度可提高到310℃，这样高的耐热性，热固性复合材料是达不到的。热塑性复合材料的线膨胀系数比未增强的塑料低1/4～1/2，能够降低制品成型过程中的收缩率，提高制品尺寸精度。其导热系数为0.3～0.36W(㎡·K)，与热固性复合材料相似。 （4）耐化学腐蚀性复合材料的耐化学腐蚀性，主要由基体材料的性能决定，热塑性树脂的种类很多，每种树脂都有自己的防腐特点，因此，可以根据复合材料的使用环境和介质条件，对基体树脂进行优选，一般都能满足使用要求。热塑性复合材料的耐水性优于热固性复合材料。 （5）电性能一般热塑性复合材料都具有良好的介电性能，不反射无线电电波，透过微波性能良好等。由于热塑性复合材料的吸水率比热固性玻璃钢小，故其电性能优于后者。在热塑性复合材料中加入导电材料后，可改善其导电性能，防止产生静电。 （6）废料能回收利用热塑性复合材料可重复加工成型，废品和边角余料能回收利用，不会造成环境污染。 由于热塑性复合材料有很多优于热固性玻璃钢的特殊性能，应用领域十分广泛，从国外的应用情况分析，热塑性复合材料主要用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。 1、注射成型工艺 注射成型是热塑性复合材料的主要生产方法，历史悠久，应用最广。其优点是：成型周期短，能耗最小，产品精度高，一次可成型开关复杂及带有嵌件的制品，一模能生产几个制品，生产效率高。缺点是不能生产纤维增强复合材料制品和对模具质量要求较高。根据目前的技术发展水平，注射成型的最大产品为5kg，最小到1g，这种方法主要用来生产各种机械零件，建筑制品，家电壳
复合材料的预浸料模压成型工艺
复合材料的预浸料模压成型工艺 模压成型工艺基本过程是：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。 1．压制前的准备 (1)装料量的计算 在模压成型工艺中，对于不同尺寸的模压制品要进行装料量的估算，以保证制品几何尺寸的精确，防止物料不足造成废品，或者物料损失过多而浪费材料。常用的估算方法有①形状、尺寸简单估算法，将复杂形状的制品简化成一系列简单的标准形状，进行装料量的估算：②密度比较法，对比模压制品及相应制品的密度，已知相应制品的重量，即可估算出模压制品的装料量：③注型比较法，在模压制品模具中，用树脂、石蜡等注型材料注成产品，再按注型材料的密度、重量及制品的密度求出制品的装料量。 (2)脱模剂的涂刷 在模压成型工艺中，除使用内脱模剂外，还在模具型腔表面上涂刷外脱模剂，常用的有油酸、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、有机硅油、硅脂和硅橡胶等。所涂刷的脱模剂在满足脱模要求的前提下，用量尽量少些，涂刷要均匀。一般情况下，酚醛型模压料多用有机油、油酸、硬脂酸等脱模剂，环氧或环氧酚醛型模压料多用硅脂和有机硅油脱模剂，聚酯型模压料多用硬脂酸锌、硅脂等脱模剂。 (3)预压 将松散的粉状或纤维状的模压料预先用冷压法压成重量一定、形状规整的密实体。采用预压作业可提高生产效率、改善劳动条件，有利于产品质量的提高。 (4)预热 在压制前将模压料加热，去除水分和其它挥发份，可以提高固化速率，缩短压制周期；增进制品固化的均匀性，提高制品的物理机械性能，提高模压料的流动性。
(5)表压值的计算 在模压工艺中，首先要根据制品所要求的成型压力，计算出压机的表压值。成型压力是指制品水平投影面上单位面积所承受的压力。它和表压值之间存在的函数关系： 复合材料的预浸料模压成型工艺 在模压成型工艺中，成型压力的大小决定于模压料的品种和制品结构的复杂程度，成型压力是选择压机吨位的依据。 2、压制工艺 (1)装料和装模 往模具中加入制品所需用的模压料过程称为装料，装料量按估算结果，经试压后确定。装模应遵循下列原则：物料流动路程最短：物料铺设应均匀；对于狭小流道和死角，应预先进行料的铺设。 （2）模压温度制度 模压温度制度主要包括装模温度、升温速率、成型温度和保温时间的选择。 ①装模温度 装模温度是指将物料放入模腔时模具的温度，它主要取决于物料的品种和模压料的质量指标。一般地，模压料挥发份含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度较低。反之，要适当提高装模温度。制品结构复杂及大型制品装模温度一般宜在室温-90℃范围内。 ②升温速率 指由装模温度到最高压制温度地升温速率。对快速模压工艺，装模温度即为压制温度，不存在升温速率问题。而慢速模压工艺，应依据模压料树脂的类型、制品的厚度选择适当的升温速率。 ③成型温度
复合材料的手糊成型工艺
毕业设计报告(论文) 报告(论文)题目：聚合物基复合材料手糊成型工艺 作者所在系部：材料工程系 作者所在专业：高分子材料应用技术 作者所在班级： 07841 作者姓名：赵向男 作者学号： 20073084128 指导教师姓名：彭燕 完成时间： 2010年5月25日 北华航天工业学院教务处制
随着社会科技与经济的飞速发展，复合材料在国内外有很大的应用与发展，并且在各个领域占据了越来越重要的地位。复合材料的成型工艺方法很多，本文着重介绍手糊成型工艺方法的特点、工艺流程以及成型过程中遇到的问题和解决方法等。 关键字：复合材料手糊成型工艺流程。
Along with the social economy and the rapid development of science and technology, composite materials at home and abroad, has great development and application in different fields and occupy a more and more important role. Composites forming process, this paper introduces many methods to hand lay-up molding method, process and molding process problems and solving methods. Key words: composite materials molding paste hand process.
复合材料工艺与设备复习材料
复合材料工艺与设备 增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备） 玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用 种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂； 作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用； 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能 C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用 惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力 增强纤维在表面处理工艺中的影响因素 玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）； ⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。 手糊成型工艺与设备 手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，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、制品树脂含量高，耐腐蚀性好；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。 原材料选择原则：1、产品设计的性能要求；2、手糊成型工艺要求；3、价格便宜，材料容易取得。聚合物基体的选择原则：1、能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物得产生。2、能配制成粘度适当的胶液，适宜手糊成型的胶液粘度为。3、无毒或低毒；4、价格便宜。增强纤维的选择原则：以玻璃纤维为例，工艺特点：1、很好的疏松性；2、铺覆的变形性；3、纤维的均匀性。 先进手糊法的种类：喷射成型、热压釜、树脂传递模塑与反应注射模塑。 RTM（树脂传递模塑）基本工艺过程：将液态热固性树脂及固化剂，由计量设备分别从储桶
复合材料结构及其成型原理
碳纤维复合材料 (西北工业大学机电学院, 陕西西安710072) 摘要：碳纤维复合材料与金属材料相比，其密度小、比强度、比模量高，具有优越的成型性和其他特性，具有极大的发展潜力。本文介绍了碳纤维复合材料的特点及其应用，总结了碳纤维复合材料的成型工艺及每种成型工艺的特点，并从材料和成型两个方面指出了它的发展方向。 关键词：复合材料；碳纤维；成型工艺；工艺流程 Carbon Fiber Reinforce Plastic (School of Mechatronics, Northwes tern Polytechnical University, Xi’an 710072, China) Abstract: Compared to metals, carbon fiber reinforce plastic has great potential for development with lower density, higher specific strength and modulus, and excellent moldability and other characteristics. This article describes the characteristics and applications of carbon fiber reinforce plastic and sum up the manufacturing process of carbon fiber reinforce plastic and their characteristics. Finally, this article points out the development of carbon fiber reinforce plastic from two aspects: material and manufacturing process. Key words: composites; carbon fiber; manufacturing process; process
复合材料成型工艺及设备
无机非金属复合材料的成型工艺—纤维增强水泥基复合材料 【摘要】纤维增强水泥基复合材料作为新型工程材料已在土木工程多领域中得到广泛地应用。目前在水泥复合材料中掺加一定量的纤维，可以改善并且提高水泥复合材料的物理、力学等性能指标。 【关键词】纤维增强复合材料水泥 1、发展及应用 自60年代开始，纤维增强水泥基复合材料的研究和开发有较大进展。1964年，丹麦科学家应用复合材料理论探讨纤维增强无机与有机凝胶材料的机理。1967年英国人试制成功抗碱玻璃纤维增强波特兰水泥砂浆。随后美、日等国也相继投产。我国进入80年代用抗碱玻璃纤维增强低碱铝硅酸盐水泥，现已取得一定成效。目前广泛用于各种建筑物中以及工程装备中。 2、特点 纤维增强水泥基复合材料与普通混土相比，其显著特点是轻质高强，具有良好的断裂韧性。其拉压比一般可达1/4～1/6(普通混凝土为1/10)。 3、复合材料的组成 1、纤维增强水泥原材料 3.1.增强材料 纤维加入脆性的水泥基体中，其作用是提高水泥集体的抗拉强度和韧性，改善其冲击强度和疲劳性能。增强水泥所用纤维按其化学组成可分为金属纤维，无机纤维和有机纤维三大类。 用于增强水泥的纤维可分为短切纤维、连续纤维或纤维织物等。目前国内外使用最多的为短切纤维。 2.水泥基体材料 硅酸盐水泥、氯氧镁水泥、高铝矿渣水泥等 4、成型工艺及设备 GRC的成型方法有喷射法、预拌法、注射法、铺网法、缠绕法等多种方法。其中玻璃纤维增强水泥复合材料使用最多的方法是喷射成型法。 1、成型工艺 A：直接喷射法 用人工手动或通过机械移动装置使切割喷射机在模型上方作往复移动，将纤维水泥砂浆喷在模型表面。
复合材料制造工艺
复合材料制造工艺 第一章概述 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把材料、信息、能源作为社会文明的支柱；80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料与信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料是国民经济建设、国防建设与人民生活所不可须臾缺少的重要组成部分。复合材料作为材料科学中一枝独立的新的科学分支，已经得到了广泛的重视，正日益发展并在许多工业部门中得到广泛运用，成为当今高科技发展中新材料开发的一个重要方面。 鉴于材料的重要的基础地位和作用，每一次科学技术的突飞猛进，都对材料的性能提出了越来越高、越来越严和越来越多的要求。现如今在许多方面，传统的单一材料已经不能满足实际需要，在这种情况下，人们以其充满智慧的头脑将材料的新的发展方向伸向一个更加广阔的领域——复合材料。 本文就将对复合材料的基本概念、加工中的理论问题、制备工艺与方法和典型的应用加以阐述，希望能够比较全面的对复合材料做一个介绍。 首先我们来给复合材料下一个明确的定义。根据国际标准化组织（International Organization for Standardization, ISO）为复合材料下的定义，复合材料（Compose Material）是由两种或者两种以上物理和
化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料的组份材料虽然保持其相对独立性，但是复合材料的性能却不是组份材料性能的简单加和，而是有着重要的改进。在复合材料中通常有一相为连续相（称为基体），而另一相为分散相（增强材料）。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中的。两相之间存在着相界面，分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。 复合材料的出现和发展，是现代科学技术不断进步的结果，也是材料设计方面的一个突破。它综合了各种材料如纤维、树脂、橡胶、金属、陶瓷等的优点，按照需要设计，复合成为综合性能优异的新型材料。可以预见，如果用材料作为历史分期的依据，那么，继石器、青铜、铁器、钢铁时代之后，在21世纪，将是复合材料的时代。 在概述的余下一些篇幅中，我们来大致了解一下关于复合材料的一些基本内容。 一、复合材料的命名和分类 复合材料可根据增强材料与基体材料的名称来命名。将增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上“复合材料”即为材料名。为书写简便，也可仅写增强材料和基体材料的缩写名称，中间加一条斜线隔开，后面再加“复合材料”。有时为了突出增强材料或者基体材料，视强调的组份不同也可将不需强调的部分加以省略或简写。 复合材料的分类方法很多，常见的分类方法有以下几种：
国内外先进复合材料低成本制造技术的发展现状
国内外先进复合材料低成本制造技术的发展现状 从低成本成型的研发现状看，大致可分为以下5方面的内容：（1）对热固性复合材料一直沿用的方法进行改进和提高效率，如Filament Winding（FW，纤维缠绕）、Pultrusion（拉挤）、 Braiding（编织）、 Tow placement（丝束排布）、自动成套裁剪、预浸材料激光样板切割（Laser template）等自动化技术。（2）湿法工艺技术：RTM、RFI等在纤维增强体的预型件上再注入浸渍树脂。（3）热塑性复合材料的易成型新材料开发及IN-SITU（原位）成型方法：D irect consolidate（直接固结）、Commingled yarn（搀混纱线）、Powder co ated towpreg（粉末涂覆丝束预浸）等新成型方法。（4）不用热压罐的新固化技术，用微波、电子束、超声波、X线等高效率能量的新固化方法。（6）CAD/C AM模拟技术：铺层、浸渍、成型、固化等工序的模型化/模拟技术，有助于保证产品质量，提高生产效率。 低成本成型技术当前发展的主流是湿法成型技术，也称液体模塑成型技术（简称LCM），主要有树脂传递模塑、真空辅助树脂传递模塑（VARTM）、树脂渗透成型工艺（SCRIMP）和结构反应注射模塑等。其中最重要的是树脂传递模塑技术（RTM）以及由此而发展起来的VARTM。RTM免除了将纤维制成预浸料，再切割成层片然后再铺叠成预型件的过程，摆脱了大投资的热压罐，工艺易于实现自动化，具有生产周期短、劳动力成本低、环境污染少、制造尺寸精确、外形光滑、可制造复杂产品等优点。是目前国际上发展应用最快，并在航空工业应用最多的低成本技术之一。 从国际上看，美国在湿法成型技术上处于领先地位，特别是在航空航天领域内，在过去十年里，美国应用RTM技术的增长率为20-25%。据美国塑料工程学会预测，在今后五年里美国应用RTM技术的增长率将提高到30-32%。美国基本形成了RTM有关的材料体系、制造工艺、技术装备和验证系统，并在武器装备上得
复合材料成型工艺
树脂基复合材料成型工艺介绍（1）：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。 模压料的品种有很多，可以是预浸物料、预混物料，也可以是坯料。当前所用的模压料品种主要有：预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品种。 1、原材料 （1）合成树脂复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有：①对增强材料有良好的浸润性能，以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结；②有适当的粘度和良好的流动性，在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔；③在压制条件下具有适宜的固化速度，并且固化过程中不产生副产物或副产物少，体积收缩率小；④能够满足模压制品特定的性能要求。按以上的选材要求，常用的合成树脂有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。为使模压制品达到特定的性能指标，在选定树脂品种和牌号后，还应选择相应的辅助材料、填料和颜料。 （2）增强材料模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等，也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物（布）和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维（如芳纶纤维、尼龙纤维等）和天然纤维（如亚麻布、棉布、煮炼布、不煮炼布等）等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增
复合材料原理与工艺课程习题 答案
复合材料原理与工艺课程习题 1、 增强体和功能体在复合材料中起的主导作用？ 答：1）填充：用廉价的增强体，特别是颗粒状填料可降低成本。 2）增强：（a ）功能体可赋予聚合物基体本身所没有的特殊功能。功能体 的这种作用主要取决于它的化学组成和结构。(b)纤维状或 片状增强体可提高聚合物基复合材料的力学性能和热性能。 其效果在很大程度上取决于增强体本身的力学性能和形态 等。 2、复合材料区别于单一材料的主要特点？ 答：1）不仅保持其原组分的部分优点，而且具有原组分不具备的特性； 2）材料的可设计性 ； 3）材料与结构的一致性。 3、材料复合效应的分类？ 答：（1）线性效应：线性指量与量之间成正比关系。平行效应、平均效应、相 补效应、相抵效应。 （2）非线性效应：非线性指量与量之间成曲线关系。相乘效应、诱导效应、 共振效应、系统效应。 4、建立材料的微观模型包含的内容？ 答：1）材料的几何结构模型，2）材料的物理模型，即计算场量的理论和方法。 5、推导并联传递方式中，复合材料的阻力系数 答：设外作用场强度为I 入，经均质材料响应后，传递输出场强度为I 出，则 材料总传递动力为：ΔI=I 入—I 出。（1） 材料传递时的阻力系数为α时，则传递通量q 为：q= -1/α×ΔI/Δl (2) 对于并联型复相结构，相间无能量交换，则系统的总通量q c 为各组分相同量之和：q c =Σq i (l ×V i ) (3) 式（2）代入式（3），得：qc= -Σ1/αi ×V i ×ΔI i /Δl i 由于组分相传递推动力梯度相等，故有： q c = —（Σ1/αi ×V i ）×ΔI/Δl= —1/α0×ΔI/Δl 则αc 为：1/αc =Σ1/αi ×V i 6、复合材料的界面层，除了在性能和结构上不同于相邻两组分相外，还具有哪些特点； 答: (1) 具有一定的厚度； (2) 性能在厚度方向上有一定的梯度变化； (3) 随环境条件变化而改变 。 i i c V ?=∑αα11
浅谈先进复合材料构件成型模具和工装技术发展趋势
浅谈先进复合材料构件成型模具和工装 技术发展趋势 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 复合材料已成为与钛合金、铝合金、合金钢并驾齐驱的四大航空结构材料之一(在B787结构上的用量达总重的50%，A350XWB结构上的用量达总重的52%)，其中应用最为广泛的仍然是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维等高性能纤维增强的先进树脂基复合材料(以下简称先进复合材料)。基于先进复合材料的反应特性和满足先进复合材料构件内部质量的特定需求，在先进复合材料构件成型过程中，需要加热、加压和抽真空等外在工艺条件。先进复合材料特别突出的成型特点就是材料成型和构件成型最终同时完成，这就决定了先进复合材料构件的形位精度主要依靠模具工装来保证，而且模具材料和模具结构必须满足易于传热、传压和真空完整性好等要求。 1基于成型工艺条件的模具发展趋势 成型压力 无论是先进热固性树脂基复合材料，还是先进热塑性树脂基复合材料，其成型过程都需要施加外界压
力的压实过程，以排出构件中的空气、压实空隙并实现增强纤维的均匀分布。施加外界压力有几种工艺方式：(1)构件的一面为刚性模具，另一面为依赖气体或液体传压的弹性模具(例如传统热压罐工艺)或依赖机械传压的刚性模具(例如传统模压工艺)，这是最常用的方式;(2)以热胀材料为芯模，刚性材料为阴模，构件置于芯模和阴模之间，这种方式用于DC-10飞机方向舵后上段和海豚直升机的水平尾翼;(3)以热膨胀系数高的材料为芯模，热膨胀系数低的材料为阴模，构件置于热膨胀系数差异比较大的芯模和阴模之间;(4)以刚性材料为芯模，热收缩材料为包覆袋，构件置于热膨胀系数差异比较大的芯模和包覆袋之间。 成型温度 不管是热固性树脂基复合材料固化，还是热塑性树脂基复合材料熔化，都需要加热以达到合适的成型温度。复合材料构件的成型模具应当满足加热构件的升温效率和构件温度场分布的均匀性，这种模具按加热方式来划分有几种结构形式：(1)以加热的空气或者惰性气体为传热载体，对“蛋框式”模具加热(以对流换热方式为主，温度较高时热辐射占的份额也比较大);(2)把热电阻和循环水管直接埋入成型模具中，传热方式以热传导为主。
先进复合材料成型工艺过程中的质量控制 李贺
先进复合材料成型工艺过程中的质量控制李贺 发表时间：2018-09-29T11:14:29.220Z 来源：《防护工程》2018年第10期作者：李贺 [导读] 复合材料的工艺技术的基础就是复合材料成型工艺方法。本文首先对相关内容做了概述，分析了先进复合材料的特点，然后在探讨先进复合材料成型工艺过程中原料供给的基础上，研究了复合材料成型工艺发展现状。 李贺 航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150066 摘要：科技的迅速发展使得传统材料的工艺技术满足不了人们的生活需求，而人们的生活发展又离不开材料的使用，所以，人们慢慢的开始转向了复合材料的工艺技术发展领域。复合材料的工艺技术的基础就是复合材料成型工艺方法。本文首先对相关内容做了概述，分析了先进复合材料的特点，然后在探讨先进复合材料成型工艺过程中原料供给的基础上，研究了复合材料成型工艺发展现状。 关键词：先进复合材料；成型工艺；过程；质量控制 1 前言 作为一项具有较强特殊性的工作，先进复合材料成型工艺得到了长足的发展和进步。研究该项工作过程中的质量控制，能够更好地提升先进复合材料成型的最终效果。 2 复合材料的特点 复合材料一般是由多种成分的材料组合而成，这样做，可以将多种材料不同的功能进行性组合，优化材料的使用功能。各种材料既能保持住个体的独立性，又能相互补充、扬长避短，一举两得。复合材料的成型方法现已有几十种，虽然它比传统的材料有技术上的优点，但也正由于这些复杂的技术，使得复合材料的成本过高，其生产有很大的技术困难。所以我们就需要改进复合材料的成型工艺方法。 复合材料会根据材料的不用组成而造成性能上的差异，但其也有一些共性的特点，如： 复合材料的配比都是需要人工完成的；复合材料可以将各种普通材料的性能进行重组，可以使其具有多种优良性能；可以根据需要制作成各式各样的形状的产品，也避免了多次的复杂工序；可以有针对性的对材料根据需要对材料进行设计和加工等等。 3 先进复合材料成型工艺过程中的原料供给 在先进复合材料的成型过程中必须始终保持均匀稳定原料补充，这样才能更好的使之定型，形成复合材料的原材料中的天然纤维的结构以及特性对成品有着关键性的影响，如果天然纤维中的水分含量在8%以上，则会对材料的成型造成一定的影响，因此，在生产过程中需要特别注意含水比例尽量控制在8%以下。 3.1 天然纤维粉粒进料以及粒料供给方式分析 在进料之前需要将天然纤维粉进行造粒处理，提高其自身的体积比重，然后混合合成树脂、添加剂等材料分别装入挤出机中。比例少的合成树脂在这种锥形双螺杆挤出机中能够做到快速熔融，最后分散在天然纤维之中，这种操作手段能够比较简便的实现混合比率的改变，该方式辅助设施简单容易操作。 粒料的供给是通过使用单螺杆或双螺杆挤出机等方式来实现的，具体的操作内容就是将天然纤维、合成树脂、添加剂三种材料进行造粒处理，然后加入挤出机进行成型。这种生产方式的优势在于现有设备比较齐全，但是，天然纤维需要干燥之后才能进入造粒挤出机。 3.2 积聚（集成体）进料方式与冷搅拌方式 积聚进料的方式是通过使用高速搅拌器来工作的，天然纤维、合成树脂以及添加剂需要进行预处理，形成豆粒大块状体，然后将其加入挤出机中进行成型处理，这种方式能够在一定程度上脱除水分、气体。冷搅拌方式是将木粉中存有的粉状树脂、添加剂等进行集中搅拌，而天然纤维则通过喂料器向挤出机中提供原料。这一过程天然纤维、合成树脂、添加剂等材料不用单独制作，但是必须保持粉状形态，而且需要保持天然纤维的充分干燥。 4 复合材料成型工艺发展现状 目前，世界各国已经形成了原材料、成型工艺、机械设备、产品种类及性能检验等一系列较完整的工业体系，与其他工业相比，发展速度比较快。树脂基复合材料的成型工艺也从最初的手工操作工艺逐步向技术密集、高度自动化、高生产率、高稳定性的成型工艺上发展，并随着应用领域的广泛开拓，出现了多种成型工艺并存的现象，而且还在不断衍生出新的工艺类型。 4.1 手糊成型工艺 手糊成型工艺又称低压接触成型工艺，是树脂基复合材料工业中使用最早的一种工艺方法，操作方法简单，几乎可适用于所有的复合材料制品的生产，且投入小，但对操作人员技术熟练程度的依赖性较大，生产出的制品单面光洁，产品质量不够稳定。随着各种新工艺形式的不断涌现，手糊成型工艺所占比例逐渐降低，但手糊工艺因具有独特的其他工艺不可替代的尤其是在生产大型制品方面特点，所以仍然在行业内占据着重要的地位。 主要应用领域：建筑雕塑领域如采光顶、活动房屋等；交通设施领域如游艇、汽车壳体、发动机罩等；环境与能源领域如风力发电机用机舱罩、叶片、沼气池等；体育游乐设备领域如游乐车、水滑梯等。 4.2 喷射成型工艺 喷射成型工艺是利用喷射设备将树脂雾化，并与切断的纤维在空间混合后落在模具上面，然后压实排出气泡固化，它是在手糊工艺基础上发展而来的，是将手糊操作中的纤维铺覆和浸胶工作转变为了机械化来完成，是一种相对效率较高的工艺，其生产效率是手糊工艺的2～4倍。喷射工艺同样对操作人员的技术水平依赖较大，且由于增强纤维以断切的形式存在，树脂含量高，制品的强度较低，同时由于喷射设备的原因，其采用阳模成型方便，而采用阴模成型困难较大，且大型制品比小型制品更适合于喷射成型工艺。 主要应用领域：喷射成型工艺主要应用于大型产品的制作及建筑物补强等，代表性的产品有玻璃钢浴缸、整体卫生间、卡车导流罩、净化槽、船身等。 5 复合材料工艺方法的特性 5.1复合材料可设计性强 通过配置不同比例和铺层形式的基体材料与增强体材料，可以设计出各种满足用户需求的功能的复合材料。设计出的复合材料可以减