复合材料成型工艺
复合材料成型工艺及应用

复合材料成型工艺及应用一、复合材料的概念复合材料是由两种或两种以上的材料组成,具有不同的物理和化学性质,经过一定的工艺方法制成一种新型材料。
常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维、芳纶纤维等。
二、复合材料成型工艺1.手工层叠法手工层叠法是最基本的复合材料成型方法,通常用于制作小批量产品。
该方法需要将预先剪裁好的纤维与树脂依次层叠,再通过压力和温度进行固化。
2.真空吸塑法真空吸塑法是将预先剪裁好的纤维与树脂放置在模具内,然后通过抽气将模具内外产生压差,使树脂浸润纤维,并在高温高压下进行固化。
3.自动化层叠法自动化层叠法是利用机器自动完成纤维和树脂的层叠,提高了生产效率和产品质量。
4.注塑成型法注塑成型法是将树脂加热至熔点后注入模具中,再通过高压将树脂注入纤维中,最后在高温下固化成型。
5.压缩成型法压缩成型法是将预先剪裁好的纤维和树脂放置在模具内,再通过压力将其压实,并在高温下进行固化。
三、复合材料的应用1.航空航天领域复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,在航空航天领域得到广泛应用。
如飞机机身、翼面等部件都采用了复合材料制造。
2.汽车工业汽车工业也是复合材料的重要应用领域。
复合材料可以减轻汽车自重,提高汽车性能和燃油经济性。
3.建筑领域建筑领域也开始采用复合材料作为建筑结构材料,如玻璃钢屋面、墙板等。
4.体育器材体育器材如高尔夫球棒、网球拍等也采用了碳纤维等复合材料制造,提高了器材的性能和使用寿命。
5.医疗领域复合材料在医疗领域也得到了广泛应用,如人工关节、牙科修复等。
四、复合材料的优缺点1.优点:(1)轻质高强:比同体积的钢材强度高5-10倍,比重只有铝的1/4。
(2)耐腐蚀:不易受化学物质侵蚀。
(3)设计灵活:可以根据需要设计成各种形状和尺寸。
2.缺点:(1)制造成本较高:制造过程需要较高的技术和设备投入。
(2)易受损伤:复合材料容易产生微裂纹,一旦受到外力撞击,就会导致破坏。
五、结语复合材料作为一种新型材料,在各个领域得到了广泛应用。
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是由两种或更多种材料组合而成的材料,其具有优异的性能和特点,广泛应用于飞机、汽车、船舶、建筑等领域。
复合材料的成型工艺是制造复合材料制品的关键环节之一,不同的复合材料需要采用不同的成型工艺。
1.手工层压法:将预先切割好的复合材料层压,通过手工操作来制作各种复材制品。
这种方法比较简单,适用于小批量生产和复杂形状的制品,但效率相对较低。
2.沉积法:将复合材料纤维按一定角度布置在模具中,然后通过注塑或浸渍等方式将树脂混合物或熔融金属填充至模具中,经固化或冷却后取出制成复材制品。
这种方法适用于生产中等规模的制品,具有较高的生产效率。
3.拉毛法:将纤维与树脂分别放置在两个模具中,然后通过拉拔的方法,使纤维与树脂相结合,形成复材制品。
这种方法适用于制造纤维增强塑料制品。
4.自动层压法:将预先切割好的复合材料通过自动层压机进行层压,该机器根据预先设定的程序,自动完成复合材料的层压过程,提高了生产效率。
5.真空吸气层压法:将纤维和树脂依次放置在模具中,然后通过抽气装置产生真空环境,使纤维和树脂充分接触并固化,最终得到复材制品。
这种方法适用于制造大型复材制品,可以提高产品的质量和性能。
6.热压成型法:将预先切割好的纤维和树脂放置在模具中,然后通过加热和压力使树脂固化,最终形成复材制品。
这种方法适用于制造较薄的复材板材。
7.包覆成型法:将纤维和树脂分别涂抹在模具表面上,然后通过挤压或滚压的方法,使纤维和树脂充分接触,形成复材制品。
这种方法适用于制造大型、复杂形状的复材制品。
8.精密成型法:通过机械或人工辅助来对复合材料进行定位、定厚、定形,然后进行固化,最终得到产品。
这种方法适用于制造高精度和高质量的复材制品。
除了上述的成型工艺,还有一些特殊的成型工艺,如搅拌铸造法、注塑法、喷涂法、压铸法等,它们都具有各自的优点和适用范围,可以根据具体的需求选择合适的成型工艺。
随着科学技术的发展,复合材料的成型工艺也在不断创新和完善,以满足不同行业对复材制品的需求,同时也提高了复材制品的质量和性能。
复合材料的成型工艺

复合材料的成型工艺复合材料是指由两种或以上组分构成的材料,通过合理的配比和加工工艺,在性质上综合体现出超过单一组分材料的优良性能,具有较好的力学、物理、化学和生物性能等特点。
常见的复合材料有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷基复合材料等。
手工层叠成型是最早应用的成型工艺之一,适用于一些特殊形状的复合材料构件的制作。
这种成型工艺的原理是将预浸料层叠在一起,然后经过压力和温度处理使其固化成形。
虽然这种成型工艺操作简单、成本较低,但其生产效率低,工艺控制和质量控制困难。
注塑是一种常用的复合材料成型工艺,广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
其原理是将预制的纤维增强材料与树脂熔融混合,通过模具将混合物注入至需要的形状中,然后冷却固化。
挤出是一种制备复合材料的连续成型工艺,适用于纤维增强材料含量较高的构件的制备。
其原理是将纤维和树脂混合物挤出成型,通过模具成形后冷却固化。
这种成型工艺能够快速制备大批量的复合材料构件,成本相对较低。
压制是一种常见的复合材料成型工艺,适用于制备高精度、大尺寸的构件。
其原理是将预制的纤维增强材料与树脂层叠放置在模具中,在一定的温度和压力下进行压制成型,然后冷却固化。
压制工艺对模具的要求较高,但可以获得较高的成品质量。
浸渍是将纤维增强材料浸透在树脂中,然后通过挤压或真空吸取等方式使其充分饱和,然后进行固化成型的工艺。
这种成型工艺适用于复杂形状、大尺寸的构件制备,但对工艺环境要求较高。
自动层叠成型是一种用于制备大型、高强度和高精度的复合材料构件的成型工艺。
其原理是通过自动层叠机械将纤维增强材料与树脂按照设计要求进行层叠,并进行热压成型。
该工艺可以实现连续、高效的生产,但对设备的要求较高。
综上所述,复合材料的成型工艺多样,选择合适的成型工艺可以有效提高复合材料的成品率和质量。
不同的复合材料成型工艺在应用领域、成本、工艺控制等方面存在差异,需要根据具体需求进行选择。
复合材料模压成型工艺过程

复合材料模压成型工艺过程复合材料模压成型工艺是一种常见的制造工艺,在航空航天、汽车、船舶等领域都有广泛应用。
该工艺通过将不同材料进行层叠组合,然后加热和压缩,使之形成具有优异性能的复合材料制品。
下面将介绍复合材料模压成型工艺的过程。
第一步:预处理在进行复合材料模压成型之前,首先需要对原材料进行预处理。
一般来说,原材料包括树脂基体以及增强材料,如碳纤维、玻璃纤维等。
在预处理阶段,要确保原材料的表面清洁,去除杂质和水分,以保证最终制品的质量。
第二步:层叠组合在预处理完成后,根据设计要求将树脂基体和增强材料进行层叠组合。
通常采用的方式是交替叠放树脂基体和增强材料,以增强材料为主,树脂基体为粘合剂。
这样可以有效提高复合材料制品的强度和硬度。
第三步:放入模具层叠组合完成后,将其放入事先设计好的模具中。
模具的形状和尺寸应与最终产品保持一致。
模具的表面通常需要做防粘处理,以便后续脱模。
第四步:加热放入模具后,通过加热的方式使原材料变软熔化并充分流动。
加热的温度和时间需要根据原材料的种类和厚度来确定,以确保完全固化。
第五步:压缩在原材料充分加热后,施加高压力,将原材料与模具内壁充分接触,使其形成预定形状。
压力的大小和持续时间也需要经过精确控制,以防止产生气泡或松动现象。
第六步:冷却经过加热和压缩后,复合材料开始冷却固化。
在这个过程中,保持模具的压力不变,直至完全固化为止。
冷却时间的长短取决于原材料的性质和厚度。
第七步:脱模当复合材料完全固化后,打开模具,将制成的复合材料制品取出。
在脱模的过程中,需要小心操作,以避免损坏制品表面或内部结构。
通过以上步骤,复合材料模压成型工艺完成。
这种工艺具有制作周期短、成本低、制品质量高等优点,因此在工业生产中得到广泛应用。
复合材料制品具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点,在现代制造业中发挥着重要作用,也在未来的发展中将有更广阔的应用前景。
复合材料第五章复合材料的成型工艺

6. 拉挤成型工艺
拉挤成型工艺中,首先将浸渍过树脂 胶液的连续纤维束或带状织物在牵引装置 作用下通过成型模而定型;
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其次,在模中或固化炉中固化,制成具有 特定横截面形状和长度不受限制的复合材料, 如管材、棒材、槽型材、工字型材、方型材 等。
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一般情况下,只将预制品在成型模中加热到 预固化的程度,最后固化是在加热箱中完成的。
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注射成型工艺过程包括加料、熔化、混合、 注射、冷却硬化和脱模等步骤。
加工热固性树脂时,一般是将温度较低的树 脂体系(防止物料在进入模具之前发生固化)与短 纤维混合均匀后注射到模具,然后再加热模具使 其固化成型。
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在加工过程中,由于熔体混合物的流动 会使纤维在树脂基体中的分布有一定的各向 异性。
层压成型工艺的缺点是只能生产板材, 且产品的尺寸大小受设备的限制。
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4.喷射成型工艺
将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚 酯树脂从喷枪两侧(或在喷枪内混合)喷 出,同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切 断并由喷枪中心喷出,与树脂一起均匀沉 积到模具上。
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当不饱和聚酯树脂与玻璃纤维无捻粗纱 混合沉积到一定厚度时,用手辊滚压,使纤 维浸透树脂、压实并除去气泡,最后固化成 制品。
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纤维缠绕方式和角度可以通过机械传动或计 算机控制。
缠绕达到要求厚度后,根据所选用的树脂类 型,在室温或加热箱内固化、脱模便得到复合材 料制品。
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利用纤维缠绕工艺制造压力容器时, 一般要求纤维具有较高的强度和模量, 容易被树脂浸润,纤维纱的张力均匀以 及缠绕时不起毛、不断头等。
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另外,在缠绕的时候,所使用的芯模应 有足够的强度和刚度,能够承受成型加工过 程中各种载荷(缠绕张力、固化时的热应力、 自重等),满足制品形状尺寸和精度要求以 及容易与固化制品分离等。
复合材料成型工艺及应用

复合材料成型工艺及应用引言复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有优异的性能和广泛的应用领域。
复合材料的成型工艺对于材料的性能和应用具有重要影响。
本文将深入探讨复合材料成型工艺及其应用。
成型工艺1. 碳纤维复合材料成型工艺碳纤维复合材料是一种常见的复合材料,其成型工艺有以下几个步骤:1.原材料准备–碳纤维布预浸树脂–模具2.布料叠层–将预浸树脂的碳纤维布按照设计要求叠加在一起3.真空吸气–将叠层的碳纤维布放置在真空袋内–利用真空泵抽取袋内空气,将袋与布料牢固贴合4.热固化–将真空吸气后的碳纤维布置于热压机中进行热固化–在一定的温度和压力下,树脂固化和纤维之间形成牢固的结合2. 玻璃纤维复合材料成型工艺玻璃纤维复合材料是另一种常用的复合材料,其成型工艺包括以下步骤:1.玻璃纤维制备–将原始玻璃熔融并通过喷丝机进行拉伸成细长纤维2.纤维增强–将玻璃纤维与树脂混合物浸渍,使纤维饱和3.成型–将纤维增强的玻璃纤维复合材料放置在模具中–利用压力或真空将复合材料与模具表面充分接触4.固化–在一定的温度和时间下,树脂固化并与玻璃纤维形成牢固结合应用领域复合材料因其独特的性能,广泛应用于以下领域:1. 航空航天业复合材料在航空航天业中具有重要地位。
其轻量化和高强度的特性,使其成为航空器结构中的关键材料。
例如,飞机机翼、机身和尾翼等部件都采用碳纤维复合材料制造,以提高飞行性能和燃油效率。
2. 汽车工业复合材料在汽车工业中的应用越来越广泛。
通过使用复合材料,汽车的整体重量可以降低,燃油效率可以提高。
此外,复合材料还能提供更好的碰撞安全性能和外观设计自由度。
3. 建筑业复合材料在建筑业中的应用也越来越受欢迎。
由于其轻质、高强度和耐腐蚀性能,复合材料可以用于建筑结构、墙体和屋顶等部件的制造。
同时,复合材料还能提供独特的外观效果,满足建筑设计的需求。
4. 化工工业复合材料在化工工业中的应用主要体现在储罐、管道和设备等方面。
复合材料成型工艺

复合材料成型工艺手工成型是最简单的复合材料成型方法之一,通过将纤维与树脂按一定比例混合,然后手工贴合或涂刷在模具表面上,并经过固化或加热使其成型。
这种方法虽然简单易行,但缺乏精确度和一致性。
注塑成型是一种常用的复合材料成型工艺方法,它通过将预先混合好的纤维和树脂注入到成型模具中,在高温和高压条件下固化成型。
注塑成型具有生产效率高、产品精度高、一致性好等优点,广泛应用于汽车、航空航天等领域。
模压成型是一种适用于高性能复合材料成型的方法,通过将纤维和树脂按一定的层次和方式堆叠放置在模具中,然后在高温和压力下进行固化成型。
模压成型具有成型速度快、成品精度高、性能稳定等优点,适用于生产小批量高性能产品。
层叠成型是一种将纤维和树脂按照一定的顺序和方式层叠堆积起来的成型工艺方法。
通过将纤维和树脂层叠放置在模具中,然后在固化成型过程中施加压力,使纤维与树脂充分结合。
层叠成型具有成型速度快、产品精度高、性能优良等优点,适用于生产大批量产品。
除了上述的成型工艺方法外,还有一些特殊的复合材料成型工艺方法,如真空吸塑、压制成型和挤出成型等。
真空吸塑是一种通过真空抽吸将纤维和树脂吸附到模具表面上,然后通过加热使其固化成型的方法。
压制成型是一种将纤维和树脂放置在模具中,然后施加压力使其固化成型的方法。
挤出成型是将纤维和树脂放置在挤出机中,通过挤压使其形成连续的成型产品。
复合材料成型工艺的选择取决于产品的要求、成本和生产需求等因素。
在选择成型工艺时,需要考虑材料的性能、生产效率、产品精度和成本等因素,并且需要根据实际情况进行综合考虑。
因此,在实际应用中,需要根据不同的情况选择合适的成型方法,以实现最佳的成型效果。
第5章 成型工艺

第5章 复合材料成型工艺
本章主要内容:
5.1 概述
5.2 低压成型工艺 5. 3 层压成型工艺
七、 质量控制
2、制品内气泡太多 原因1: 树脂用量过多 解决办法: 1、控制胶含量 2、注意拌合方式 原因2: 树脂粘度过大 解决办法:1、适当增加稀释剂 2、提高环境温度
原因3: 增强材料选择不当 解决办法: 选用浸透性好的无捻玻璃布
七、 质量控制
3、流胶 原因1: 树脂粘度太小,可加入2~3%的活性氧化硅。
⑵ 材料性能和产品质量要求,如材料的物化性能、产品的强度 及表面粗糙度(光洁度)要求等; ⑷ 企业有可能提供的设备条件及资金;
⑶ 生产批量大小及供应时间(允许的生产周期),批量有区别;
⑸ 综合经济效益,保证企业效益。
举 例:
a. 生产批量大、数量多及外形复杂的小产品——模压 成型; e.g. 机械器件、电子器材等。 b.造型简单的大尺寸制品,批量小——手糊成型、喷 射成型; e.g. 浴盆、汽车部件、胎体外壳、大型储槽等。 c.压力管道及容器——缠绕工艺; d.板材及成型制品——连续成型工艺。
预浸料及其制造方法
预浸料(Prepregs):
纤维或织物预先浸渍树脂,经一定处理后贮存 备用的半成品。只需裁剪后,经一定成型工艺加工 成所需要的制品。
可分为单相预浸料和织物预浸料。
单向预浸料
a喷丝架 平铺 O 在制 品的各个部分。 2 树脂必须适量地均匀地分布在制品的 各个部位,并适当固化。 3 工艺过程中尽量减少气泡,降低孔隙 率,提高制品的致密性。 4 充分掌握所用树脂的工艺性能,制定 合理的工艺规范。
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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强材料。
(3)辅助材料一般包括固化剂(引发剂)、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂(颜料)和填料等辅助材料。
2、模压料的制备以玻璃纤维(或玻璃布)浸渍树脂制成的模压料为例,其生产工艺可分为预混法和预浸法两种。
(1)预混法先将玻璃纤维切割成30~50mm的短切纤维,经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维,再经烘干(晾干)至适当粘度即可。
其特点是纤维松散无定向,生产量大,用此法生产的模压料比容大,流动性好,但在制备过程中纤维强度损失较大。
(2)预浸法纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维(或布)经过浸胶、烘干、切短而成。
其特点是纤维成束状,比较紧密,制备模压料的过程中纤维强度损失较小,但模压料的流动性及料束之间的相容性稍差。
树脂基复合材料成型工艺介绍(2):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,如图所示: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,盖贴在引头布的加热部分,与引头布相搭接。
引头布的长度约为800~1 200mm,视管径而定,引头布与胶布的搭接长度,一般为150~250mm。
在卷制厚壁管材时,可在卷制正常运行后,将芯模的旋转速度适当加快,在接近设计壁厚时再减慢转速,至达到设计厚度时,切断胶布。
然后在保持压辊压力的情况下,继续使芯模旋转1~2圈。
最后提升压辊,测量管坯外径,合格后,从卷管机上取出,送入固化炉中固化成型。
3、预浸胶布制备工艺预浸胶布是生产复合材料层压板材、卷管和布带缠绕制品的半成品。
(1)原材料预浸胶布生产所需的主要原材料有增强材料(如玻璃布、石棉布、合成纤维布、玻璃纤维毡、石棉毡、碳纤维、芳纶纤维、石棉纸、牛皮等)和合成树脂(如酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂等)。
(2)预浸胶布的制备工艺预浸胶布的制备是使用经热处理或化学处理的玻璃布,经浸胶槽浸渍树脂胶液,通过刮胶装置和牵引装置控制胶布的树脂含量,在一定的温度下,经过一定时间的洪烤,使树脂由A阶转至B阶,从而得到所需的预浸胶布。
通常将此过程称之为玻璃的浸胶。
树脂基复合材料成型工艺介绍(3):缠绕成型工艺缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上,然后经固化、脱模,获得制品。
根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同,分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。
(1)干法缠绕干法缠绕是采用经过预浸胶处理的预浸纱或带,在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上。
由于预浸纱(或带)是专业生产,能严格控制树脂含量(精确到2%以内)和预浸纱质量。
因此,干法缠绕能够准确地控制产品质量。
干法缠绕工艺的最大特点是生产效率高,缠绕速度可达100~200m/min,缠绕机清洁,劳动卫生条件好,产品质量高。
其缺点是缠绕设备贵,需要增加预浸纱制造设备,故投资较大此外,干法缠绕制品的层间剪切强度较低。
(2)湿法缠绕湿法缠绕是将纤维集束(纱式带)浸胶后,在张力控制下直接缠绕到芯模上。
湿法缠绕的优点为:①成本比干法缠绕低40%;②产品气密性好,因为缠绕张力使多余的树脂胶液将气泡挤出,并填满空隙;③纤维排列平行度好;④湿法缠绕时,纤维上的树脂胶液,可减少纤维磨损;⑤生产效率高(达200m/min)。
湿法缠绕的缺点为:①树脂浪费大,操作环境差;②含胶量及成品质量不易控制;③可供湿法缠绕的树脂品种较少。
(3)半干法缠绕半干法缠绕是纤维浸胶后,到缠绕至芯模的途中,增加一套烘干设备,将浸胶纱中的溶剂除去,与干法相比,省却了预浸胶工序和设备;与湿法相比,可使制品中的气泡含量降低。
三种缠绕方法中,以湿法缠绕应用最为普遍;干法缠绕仅用于高性能、高精度的尖端技术领域。
纤维缠绕成型的优点①能够按产品的受力状况设计缠绕规律,使能充分发挥纤维的强度;②比强度高:一般来讲,纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比,重量可减轻40~60%;③可靠性高:纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产,工艺条件确定后,缠出来的产品质量稳定,精确;④生产效率高:采用机械化或自动化生产,需要操作工人少,缠绕速度快(240m/min),故劳动生产率高;⑤成本低:在同一产品上,可合理配选若干种材料(包括树脂、纤维和内衬),使其再复合,达到最佳的技术经济效果。
缠绕成型的缺点①缠绕成型适应性小,不能缠任意结构形式的制品,特别是表面有凹的制品,因为缠绕时,纤维不能紧贴芯模表面而架空;②缠绕成型需要有缠绕机,芯模,固化加热炉,脱模机及熟练的技术工人,需要的投资大,技术要求高,因此,只有大批量生产时才能降低成本,才能获得较的的技术经济效益。
1、原材料缠绕成型的原材料主要是纤维增强材料、树脂和填料。
(1)增强材料缠绕成型用的增强材料,主要是各种纤维纱:如无碱玻璃纤维纱,中碱玻璃纤维纱,碳纤维纱,高强玻璃纤维纱,芳纶纤维纱及表面毡等。
(2)树脂基体树脂基体是指树脂和固化剂组成的胶液体系。
缠绕制品的耐热性,耐化学腐蚀性及耐自然老化性主要取决于树脂性能,同时对工艺性、力学性能也有很大影响。
缠绕成型常用树脂主要是不饱和聚酯树脂,也有时用环氧树脂和双马来酰亚胺树脂等。
对于一般民用制品如管、罐等,多采用不饱和聚酯树脂。
对力学性能的压缩强度和层间剪切强度要求高的缠绕制品,则可选用环氧树脂。
航天航空制品多采用具有高断裂韧性与耐湿性能好的双马来酰亚胺树脂。
(3)填料填料种类很多,加入后能改善树脂基体的某些功能,如提高耐磨性,增加阻燃性和降低收缩率等。
在胶液中加入空心玻璃微珠,可提高制品的刚性,减小密度降低成本等。
在生产大口径地埋管道时,常加入30%石英砂,借以提高产品的刚性和降低成本。
为了提高填料和树脂之间的粘接强度,填料要保证清洁和表面活性处理。
2、芯模成型中空制品的内模称芯模。
一般情况下,缠绕制品固化后,芯模要从制品内脱出。
芯模设计的基本要求①要有足够的强度和刚度,能够承受制品成型加工过程中施加于芯模的各种载荷,如自重、制品重,缠绕张力,固化应力,二次加工时的切削力等;②能满足制品形状和尺寸精度要求,如形状尺寸,同心度、椭圆度、锥度(脱模),表面光洁度和平整度等;③保证产品固化后,能顺利从制品中脱出;④制造简单,造价便宜,取材方便。