(工艺技术)缠绕成型工艺
复合材料缠绕成型工艺流程
复合材料缠绕成型工艺流程English Answer:Filament Winding Process for Composite Materials.1. Preform Preparation.The first step in the filament winding process is the preparation of the preform. The preform is the shape or structure onto which the composite material will be wound. It can be made of various materials, including mandrels, molds, or cores.2. Fiber Impregnation.The next step is to impregnate the fibers with a resin or matrix material. This can be done using various techniques, including wet winding, prepreg winding, or towpreg winding.3. Winding.The impregnated fibers are then wound onto the preform using a winding machine. The winding pattern and tension are carefully controlled to ensure the desired composite properties.4. Curing.Once the winding is complete, the composite material is cured using heat or other processing techniques. This step helps to solidify the resin and bond the fibers together.5. Demolding.After curing, the composite part is removed from the preform. This can be done using various techniques, including mechanical stripping, chemical dissolution, or water jet cutting.6. Post-Processing.The final step is post-processing, which may include additional operations such as trimming, sanding, or painting to prepare the composite part for its intended application.Chinese Answer：复合材料缠绕成型工艺流程。
纤维缠绕成型工艺流程
纤维缠绕成型工艺流程纤维绕缠成型是一种常见的制造工艺，适用于许多行业，如飞行器，汽车和船舶制造等领域。
以下是纤维绕缠成型的工艺流程：1.设计模具首先，必须设计模具。
这是一个非常关键的步骤，因为模具的形状将直接影响制造出的产品形状。
模具可以是金属、塑料或其他材料制成的。
在设计过程中，必须考虑到所需的精度以及如何从模具中取出成型件等因素。
2.准备纤维准备纤维是纤维绕缠成型的另一个重要步骤。
通常，使用玻璃纤维、碳纤维、Kevlar纤维等材料，这些纤维都是非常坚固和轻便的。
在开始缠绕之前，必须将纤维切成所需的长度和形状。
3.缠绕纤维在准备好模具和纤维之后，就可以开始缠绕纤维了。
通常情况下，使用机器进行自动缠绕，但在一些情况下，手动操作也是必需的。
缠绕的过程中，必须控制好纤维的张力以及缠绕的方向和角度。
缠绕完毕后，必须将其切断。
4.喷涂粘合剂切断的纤维件需要进行粘合。
为此，必须使用喷涂粘合剂。
这些粘合剂通常是环氧树脂或其他类似材料，可以粘合纤维并使其成型。
5.加热和硬化完成喷涂粘合剂后，需要将成型件进行加热和硬化。
加热的时间和温度取决于粘合剂使用的类型和成型件的大小和形状。
通过加热和硬化，可以使纤维件硬化、固化并成型，以达到所需的形状和性能。
6.处理表面最后，在完成纤维绕缠成型的过程中，需要处理表面。
这可以包括研磨、切割和涂覆表面处理剂等步骤，以使成型件达到所需的表面光滑度和外观。
纤维绕缠成型的过程可能因产品类型、制造设备和制造商的不同而有所不同。
以上步骤只是纤维绕缠成型过程的一个常见流程。
碳纤维管缠绕成型工艺与工艺程序的分析介绍
碳纤维管缠绕成型工艺与工艺程序的分析介绍比起常用的金属和塑料管，碳纤维管具有重量轻、强度高、不生锈、耐腐蚀、热膨胀系数低、使用寿命长等特点。
碳纤维管的主要成型工艺有缠绕成型、模压成型、挤拉成型、卷管成型四种，本篇文章向大家详细具体的介绍有关碳纤维管的缠绕成型工艺，为此我们咨询了挪恩复材生产车间的顾工，顾工投身碳纤维行业已有十多年时间，在碳纤维成型加工方面拥有丰富的经验。
碳纤维缠绕成型工艺是利用湿法缠绕，将浸胶后的玻璃纤维集束，在一定的张力控制下直接缠绕在芯膜上的工艺方法。
在进行缠绕时要使碳纤维位置稳定、不打滑，并且均匀连续的布满芯膜表面，这需要碳纤维按照一定的规律排布，此规律也被称为“缠绕规律”，碳纤维从芯膜上的某一点开始，绕过芯膜再回到起点，在芯膜上形成一条不重复的缠绕绕型称为标线，缠绕规律不同其缠绕标线也不同。
缠绕规律由芯膜与绕丝头之间相对运动关系决定。
缠绕线型的正确设计是保证碳纤维缠绕产品质量的重要前提，碳纤维管的使用情况不同，其缠绕线型也不相同。
据顾工介绍，具体缠绕线型可细分为螺旋缠绕、环向缠绕、纵向缠绕三种，把这三种缠绕分布用不同的缠绕层上，可以提高碳纤维管的纵向及环向综合拉伸强度。
1、螺旋缠绕螺旋缠绕时，由绕丝头引入的芯膜上的某点开始，绕丝头经过若干次往返运动后，又缠回到原始的起点，也可以说螺旋缠绕的基本运动是芯膜绕轴线匀速转动，绕丝头沿芯膜轴线方向作间歇往复运动。
2、环向缠绕缠绕时，芯膜绕自身轴线作匀速转动，绕丝头沿芯膜筒体轴线方向匀速移动，芯膜每转一周，绕丝头移动一个纱布宽度，如此循环性下去直至纱布带均匀地布满芯膜筒体段表面为止。
环向缠绕的缠绕角通常在爱85—90°之间，实现环向缠绕的缠绕运动速比可以定义为单位时间内芯膜的转数与绕丝头移动距离之比。
点3、纵向缠绕纵向缠绕时绕丝头在固定平面内作匀速圆周运动，芯膜绕自身的轴线慢速运转，绕丝头每转一圈，芯膜旋转一个微小的角度，反映在芯膜表面上就是一个纱布的宽度。
缠绕
四、纤维缠绕规律 缠绕成型工艺要求连续纤维按照芯模和馈送纤维的丝嘴两个 系统相对运动的变化，在芯模上绕制成各种花纹。 要制成可用的制品，则必须要求把纤维按一定规律均匀地布满 在整个心模表面上。这种规律，就被称之为缠绕规律。 缠绕规律由芯模与丝嘴之间相对运动关系所决定。 缠绕规律可归结为环内缠绕、纵向平面缠绕和螺旋缠绕三种 类型。
缠绕成型工艺 一、 概 述 定义：将经过浸胶的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到 芯模上，然后固化成为制品的方法，称为纤维或布带缠绕工艺。 特点：1、制品的比强度和比刚度较高；2、制品结构合理； 3、缠绕工艺的机械化程度比较高，生产效率也较高；4、可成 型各种尺寸的制品； 5、设备投资较大 ；6、目前缠绕成型工 艺主要用于缠绕两端带封头的圆柱形、球形及某些外凸型回转 形压力容器。 分类：根据缠绕时树脂基体所处的化学物理状态不同，缠绕 工艺可分为干法、湿法及半干法三种。
缠绕过程中芯模与丝嘴的相对关系 1、单切点缠绕
丝嘴在芯模的纵向上经历了一个往复，同时围绕芯模旋转了 θ1，θ1角称为缠绕中心角。其值为：θ1=360+∆θ
∆θ与纱片宽度有关，设纱片宽为b，则：
式中D为圆筒段直径，α为圆筒段的缠绕角
(b)是单切点线型的另一种情况，称为“8”字形单切点缠绕线型， 其标准线在芯模的圆筒段上发生一次相交。丝嘴沿芯模纵向经历一 个往复，同时围绕芯模旋转角度为：
1 环向缠绕规律 线型：缠绕时，芯模绕本身轴线作匀速转动，丝嘴沿芯模筒 体段轴线方向均匀移动。芯模每转一周，丝嘴移动一个纱片宽度， 如此循环下去直至纱片均匀地布满芯模筒体段表面为止。 特点：1、 环向缠绕的纤维只提供环向强度；2、纤维的缠绕 角(即纤维缠绕在芯模上时，纤维方向与芯模轴线之间的夹角)通 常在85～90度之间。 方法：实现环向缠绕的缠绕机运动速比可以定义为：在单位 时间里芯模的转数Zm与丝嘴移动距离T的比值，即
复合材料缠绕成型工艺应用领域
复合材料缠绕成型工艺应用领域复合材料缠绕成型工艺是一种利用纤维材料进行增强的复合材料制备工艺。
通过将纤维材料（如碳纤维、玻璃纤维等）缠绕在模具上，然后进行树脂浸渍和固化，最终形成具有优异性能的复合材料制品。
这种工艺在许多领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，复合材料缠绕成型工艺被广泛应用于飞机和火箭等航天器的制造中。
由于复合材料具有高强度、低密度和优异的热性能，能够满足航空航天器对材料轻量化和耐高温性能的要求。
而缠绕成型工艺能够实现复杂结构的制造，如燃气轮机叶片、燃烧室和航空外壳等，提高了航空航天器的性能和安全性。
在汽车制造领域，复合材料缠绕成型工艺也有着广泛的应用。
由于汽车对材料的轻量化和强度要求越来越高，传统的金属材料已经无法满足需求。
而复合材料缠绕成型工艺能够制备出轻质且具有优异强度的零部件，如车身、底盘和发动机罩等，提高了汽车的燃油经济性和行驶安全性。
在能源领域，复合材料缠绕成型工艺被广泛应用于风力发电、太阳能发电等新能源装备的制造中。
复合材料具有较好的耐候性和耐腐蚀性，能够适应恶劣的自然环境。
而缠绕成型工艺能够制备出大尺寸、高强度的复合材料结构，如风力发电机叶片和太阳能集热器，提高了新能源装备的效率和可靠性。
在体育器材领域，复合材料缠绕成型工艺也得到了广泛的应用。
复合材料具有优异的抗冲击性和抗疲劳性，能够满足运动器材对材料轻量化和耐用性的要求。
而缠绕成型工艺能够制备出形状复杂、性能优越的器材，如高尔夫球杆、网球拍和自行车车架等，提高了运动器材的性能和使用寿命。
除了以上几个领域，复合材料缠绕成型工艺还广泛应用于船舶制造、建筑结构、电子设备等领域。
随着科技的发展和工艺的改进，复合材料缠绕成型工艺将会在更多领域得到应用，为各行各业带来更多的机遇和发展空间。
复合材料缠绕成型工艺
缠绕成型工艺流程（一）
纱团
纱架
浸胶
胶槽
张力控制
张力辊
缠绕
芯模
固化
固化炉
加工
（工艺流程图）
加工机械
树脂胶液 成品
缠绕成型工艺流程（二）
（工艺流程示意图）
缠绕成型工艺流程（三）
（浸胶）
缠绕成型工艺流程（四）
（缠绕）
缠绕成型设备（一）
（结构示意图）
缠绕成型设备（二）
缠绕规律（七）
分析方法：标准线法和切点法
标准线法的基本点就是通过容器表面的某一 特征线— “标准线”来研究制品的结构尺寸与 导丝头、芯模相对运动规律。这种方法直观性， 但分析演算过程较为复杂，精确性也不太高。
切点法是研究缠绕线型在极孔上对应切点 的分布规律，研究纤维缠绕芯模转角与线型， 速比之间的关系。该方法的理论性较强，数学 推导比较严密。
思考题
1）缠绕设备的主要组成部分及其作用。 2）环向缠绕时，为什么缠绕角要大于70度？
每条纤维都对应于极孔圆周上的一个切点，相同方向邻近纱 片之间相接而不相交，不同方向的纤维则相交。这样，当纤维均 匀缠满芯模表面时实际以构成了双层。
缠绕规律（六）
纵向缠绕：又称平面缠绕，导丝头在固定平面内做匀速圆周 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。纱片依次连续 缠绕到芯模上，各纱片均与极孔相切，相互紧挨着而不交叉。 缠绕轨迹近似一个平面单圆封闭曲线。
缠绕只能在筒身段进行，不能缠封头。相邻纱片之间 相接而不相交，其缠绕角在85°~90°之间。
缠绕规律（四）
b
a D
W
请叙述纤维缠绕成型工艺流程步骤
请叙述纤维缠绕成型工艺流程步骤下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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纤维，选择合适的纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
热固性复合材料纤维缠绕工艺的关键技术
热固性复合材料纤维缠绕工艺的关键技术玻璃纤维缠绕是玻璃钢结构生产中的一种重要的成型工艺。
由于这种工艺易于实现机械化、自动化，与其它成型工艺相比，劳动强度低，产品的质量稳定，成本低，因此得到了广泛的应用。
1、纤维缠绕工艺纤维缠绕工艺一般可分为干法缠绕和湿法缠绕两类。
所谓干法缠绕，是将干纤维束缠绕在芯模上，然后喷涂树脂，并用压辊滚压浸透的工艺方法。
采用这种方法缠绕，设备清洁，可改善劳动条件，但对连续纤维的无捻性、浸透性要求较严，并需要充分滚压，否则容易发生干裂现象。
湿法缠绕是将浸胶后的玻璃纤维集束，在一定张力控制下直接缠绕在芯模上的工艺方法。
采用这种方法可使不同规格纤维有较强的适应性，无需滚压即可使纤维充分浸透。
使用这种方法生产的产品质量稳定，气密性能好。
但对缠绕过程的各个环节需要严格的人工维护，从而增加了劳动强度。
例如，导丝头、浸胶槽等装置在每次缠绕结束后必须认真刷洗，使其保持良好的清洁状态无论采用上述哪一种缠绕工艺，选择纤维缠绕方向是十分重要的，因为纤维缠绕方向可以决定其结构在不同方向的强度比，可使玻璃钢结构获得合理的强度分配。
内压圆筒是一个典型的例子，采用接近缠绕角θ=55°，就可使结构在环向与轴向的强度比（2：1），恰好与实际受力状态一致。
缠绕制品多为圆柱体、球体等，本讲座以管、罐为例讨论纤维缠绕工艺。
2、缠绕成型工艺原理2.1 缠绕规律的分类：2.1.1环向缠绕这是圆柱体圆周方向的缠绕。
缠绕时，芯模绕自己轴线作匀速转动，导丝头在平行于芯模轴线方向的筒身区间运动，芯模每转一周，导丝头移动一个纱片宽度，如此循环下去，直至纱片布满芯模圆筒段表面为止。
环向缠绕的特点是：缠绕只能在筒身段进行，不能缠封头（曲面体）。
邻近纱片之间相接而不相交。
纤维的缠绕角通常在85～90°之间。
为使纱片能一束挨一束地布满芯模表面，必须保证芯模旋转与导丝头平移，使这两个运动相互协调。
2.1.2 螺旋缠绕芯模绕自己轴线匀速转动，导丝头按特定速度沿芯模轴线方向往复运动。
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缠绕成型工艺 1.1 纤维缠绕工艺的分类:
缠绕工艺：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, 然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。 决定产品形状的模具
基本纤维缠绕机 F9 1-4-37纤维缠绕成型工艺 干 法 缠 绕 4支高壓天然氣瓶同時繼繞 竝緣控制 紗架 ■槻耐氏■容＞g _____________ 玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球 1.1.1 干法缠绕
将预浸纱带 （或预浸布 ），在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的 成型工艺过程。 干法缠绕特点 : 制品质量稳定 （预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和 尺寸）；缠绕速度快（100〜200m/min）; 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好； 预浸设备投资大。干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达 到 100m ／min 〜 200m ／min 。缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。 1.1.2 湿法缠绕 将无捻粗纱 （或布带）经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。 此法无须另 行配置浸渍设备。对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕 过程中张力不易控制 。 特点： 不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不 易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡； 浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。
湿法缠绕 工艺流程 : 原材料 增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。 此外有碳纤维，Kevlar纤维等。
缠绕设备
浸胶 缠绕 缠绕设备％ 匕立式缠绕机
卧式缠绕机
卧式缠绕机 立式缠绕机 缠绕机构 纱架 张力控制器 1.1.3 半干法缠绕
将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法 与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。与干法相比，无需整套的预浸 设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。提高了制品质量。
1.2 纤维缠绕制品的优点
(1)比强度高 FWRP的比强度3倍于钛，4倍于钢 i)材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。表面积越大，缺陷率越高。缠绕 纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率；所用纤维主要是无捻粗纱由于没有经 过纺织工序，强度损失大大减少。 (ii) 避免了布纹经纬交织点与短切纤维末端的应力集中 (iii) 可以控制纤维的方向和数量，使产品实现等强度结构 (iv)增强材料纤维含量高达80% (2) 可靠性高 纤维缠绕复合材料制品基本解决了金属韧性随强度的提高而降 低这一矛盾。 (3) 生产效率高 ,制品质量高而稳定，可实现机械化、自动化操作，生产效率 高，便于大批量生产。 (4) 材料成本低 , 所用增强材料大多是无捻粗纱等连续纤维， 减少了纺织和其 它加工费用，材料成本低。 1.3 原材料
主要有纤维增强材料与树脂基体两大类 : (1) 增强材料 主要是中碱、无碱粗纱。另外有玻璃布带、碳纤维、芳纶纤维等。应根据不 同产品对性能的要求进行选用。 (1) 航空和航天制品多选用性能优异价格昂贵的碳纤维和芳纶纤维， 民用 产品多选用连续玻璃纤维； (2) 满足制品的性能要求； (3) 纤维都必须进行表面处理； (4) 与树脂浸渍性好，浸透速度快； (5) 各股纤维张力均匀； (6) 成带性好，不起毛，不断头。 (2) 树脂体系 树脂及各种助剂、填料 常用： 不饱和聚酯树脂， 环氧树脂 (双酚 A 型 )、酚醛－环氧树脂 (环氧改性酚 醛树脂 )。 不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键 ,由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧 酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的相对分子质量不高的 线型高分子化合物。 不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体， 配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。 2 芯模
外形同制品内腔形状尺寸一致，对芯模要求： 1)足够的强度和刚度。制造过程中要求芯模能够保证制品的结构尺寸及承受 张力、固化热应力的载荷等。 (2)必须满足制品的精度要求。 (3) 制作工艺简单、周期短，材料来源广，价格低。 (4) 制品完成后，要求芯模能顺利清除干净，而不影响制品质量。
2.1 芯模材料
主要是钢材、木材、塑料、铝、石膏、水泥、低熔点金属、低熔点盐类等， 国外较多用低熔点金属、低熔点盐，制造芯模时将其熔化浇铸成壳体，脱模时 加入热水搅拌溶解或用蒸汽熔化。
2.1.1 芯模材料对制品的影响
膨胀系数影响产品尺寸精度； 弹性模量影响产品力学性能及尺寸精度； 导热系数影响产品固化度； 芯模中水份影响产品固化，甚至引起分层开裂。 采用易敲碎的材料 ; 可溶或易熔盐类；将其熔化用铸造法浇铸成壳体，脱模时加入热水溶解 低熔点金属；由可溶或易熔粘结剂粘起来的集合体。 2.1.3组合式芯模
采用弓形铝合金片 构成回转体，外表 分瓣式
隔板式 捆扎式 米用石膏隔板支撑 用金属管捆扎成芯
框架装配式 金属细管，捆扎后
模'外表层刮石膏
* # ■ • * ■ ■ ■
2.1.4 石膏隔板组合式芯模
优点: 成型工艺简单
成本低，适用于
由芯轴、预制石膏板、铝管 及石膏面层等部分构成
缺点: 咼温固化，石膏脱
水对制品质量有影 ,不适于加压固 2.2圆筒芯模
整体式芯模 开缩式芯模
开缩式芯模： 芯模有中心轴，沿轴一定距离有一组可伸缩辐条式机构 支撑轮状
环。用于支撑芯模外壳。脱模时，通过液压的机械装置，使芯模收缩 并从固化的制品中脱下来、然后再将芯模恢复到原始位置。
整体式芯模：1、具有经抛光的高精度表面
2、具有锥度，不小于1/1000（便于脱模） 2.3缠绕规律
缠绕规律：描述纱片均匀、稳定、连续、排布在芯模表面，以及芯模与导丝 头间运动关系的规律。要求： (1) 纤维既不重叠又不离缝，均匀连续布满芯模表面。 (2) 纤维在芯模表面位置稳定，不打滑。 2.3.1缠绕线型分类
(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。芯模自转一周，导丝头近似移动一个纱片宽度的缠绕。 (只能缠绕直筒段)
缠绕角通常 5-90°
纱带 身 （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。可以缠绕圆筒段，也可缠绕端头 （封头）。纤维缠绕轨迹：由圆筒上的 螺旋线和封头上与极孔相切的空间曲线组成。
（3）纵向缠绕 （又称平面缠绕） 导丝头在固定平面内做匀速圆周运动，芯模绕自轴慢速旋转，导丝头转一周， 芯模转动微小角度，反映在芯模表面上近似一个纱片宽度。 纱片与芯模轴线 间成0° ~ 25°交角，纤维轨迹是一条单圆平面封闭曲线。 纱片与芯 平面缠绕参数关系图
平面缠绕、缠绕角的正切值: tg ri 「
2 l
ei I
e2 平面缠绕的速比: 单位时间内，芯模旋转周数与导丝头绕芯模旋转的圈数比 或绕丝头转一圈时导丝头绕芯模旋转的圈数。
纱片宽度 D c°Q|缠绕角
2.3.1螺旋缠绕线型
连续纤维缠绕在芯模表面上的排布型式 （1） 一个完整循环的概念 螺旋缠绕时，由导丝头引入的纤维自芯模上某点开始（空间点），导丝头经过若 干次往返运动后，又缠回到原来的起始点上 （空间点）。这样在芯模上所完成的 一次（不重复）布线称为标准线”完成一个标准线缠绕称为一个完整循环。 标 准线”是反映缠绕规律的基本线型。纤维在芯模表面均匀布满的条件 （2） 一个完整循环的切点数及分布规律 a、切点位置时序相邻”和位置相邻”的概念 在极孔圆周上按时间顺序相继出现的两个切点称为时序相邻的两切点。 时序相邻的切点的位置只能有两种情况： 1）两切点紧密排布，中间不能再加入其他切点， 称为两切点 位 置相邻”。4 纤维从切点1绕到
与它时序相邻的
2）两切点之间还可以加入其他切点，称两切点位置不相邻 b、单切点与多切点的概念 单切点缠绕：完成一个完整循环缠绕，极孔圆周上只有一个切点的情况。 多切点缠绕：完成一个完整循环缠绕，极孔圆周上有多个切点的情况
完成一个完整的循环缠绕有两种情况： 1） 时序相邻的两切点位置也相邻。即在出现与初始切点位置相邻的切点以 前，极孔上只有一个切点，这种缠绕线形称单切点线型。 2） 在出现与起始切点位置相邻的切点以前，极孔上已经出现了两个或两个以 上切点，即时序相邻切点位置不相邻，这种缠绕线形称为多切点线型。
在极孔上的切点线型排布 3 3 2
单切点线 双切点线型 切点2时，芯模转