各种复合材料成型方法比较
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。
复合材料成型加工技术---
真空袋
1. 过程
制品毛坯 真空袋密封 抽真空 固化 制品
2. 特征 1）工艺简单，不需要专用设备； 2）压力较小，最大为0.1MPa，只适
用厚度1.5mm以下复合材料制品
压力袋成型
压力为0.25~0.5MPa
真空袋-热压罐成型
预浸料成型
预浸料成型（prepreg lay-up）
基本步骤：
设备：要求比RTM高，投资大
模压成型（Compression Molding）
将复合材料片材或模塑料放入金属对模中， 在温度和压力作用下，材料充满模腔，固 化成型，脱模制得产品的方法。
模具预热 模压料称量
涂刷脱模剂 预热
装模
压制 脱模
制品 检验 后处理
BMC模压 SMC、TMC模压 预浸料模压（层压）
多孔膜 密实膜 多孔织物
多孔膜
真空封装系统：透气、隔离、吸胶、透胶系统
适合加工高纤维含量（>60%）复合材料 简单和复杂构型构件均可以加工 高强度和高刚度复合材料均可以加工 劳动强度大，不适于大量加工 构件成本高 在航空和军事用先进复合材料上用途广泛
喷射成型（spray-up process）
包括：
干法缠绕： 预浸纱 湿法缠绕： 纤维纱 半干法缠绕： 纤维纱
加热软化 缠绕 浸胶 缠绕 浸胶 烘干 缠绕
非常适合制作管 状制品，如压力 容器、管道、火 箭发动机壳体、 喷管、化学品储 存罐等
配合CAD系统， 可以制作外形更 为复杂的构件
基本步骤
① 粗纱线轴放置在粗纱架上； ② 几根粗纱从导纱沟中穿过； ③ 固化剂和树脂在容器中混合后倒入树脂浸渍槽中； ④ 在卷绕滚筒上涂覆脱模剂、凝胶涂层，并将卷绕滚筒放
复合材料成型工艺
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镇，其老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基符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，因此在造反材料、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。
一、接触低压成型工艺接触低压成型工艺的特点是以手工铺放增强材料，浸清树脂，或用简单的工具辅助铺放增强材料和树脂。
接触低压成型工艺的另一特点，是成型过程中不需要施加成型压力（接触成型），或者只施加较低成型压力（接触成型后施加0.01～0.7MPa压力，最大压力不超过2.0MPa）。
复合材料工艺重点集结
绪论1.复合材料是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。
按基体材料不同可分为：金属基复合材料，无机非金属复合材料，树脂基复合材料。
2. 复合材料的主要性能特点：轻质高强，可设计性好，工艺性能好，热性能好，耐腐蚀性能好，电性能好，其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。
第一章1. 手糊成型：用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型，室温或加热、无压或低压条件下固化，脱模成制品的工艺方法。
2.手糊成型工艺的优点：1、不受尺寸、形状的限制；2、设备简单、投资少；3、工艺简单；4、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求；5、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。
3.手糊成型工艺的缺点1、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差；2、产品性能稳定性差；3、产品力学性能较低。
4.选用的原材料必须满足3点要求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5. 聚合物基体的选择选用原则：1.能在室温下凝胶、固化。
并在固化过程中无低分子物产生。
2.能配制成粘度适当的胶液、适宜手糊成型的胶液粘度为0.2Pa·S~0.5Pa·S。
3.无毒或低毒。
4.价格便宜。
6.不饱和聚酯树脂的固化原理：固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体(如苯乙烯)进行游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构。
7.不饱和聚酯树脂的固化过程即它与乙烯类单体共聚的过程，共聚反应过程的三个主要阶段：链引发、链增长、链终止。
8.不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、阻聚剂、光敏剂等。
9.交联剂要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等，反应活性大，能使共聚反应在室温或较低温度下进行，能与树脂共聚形成均相共聚物。
常用交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯。
复合材料结构特点、设计要点以及成型方法
复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点。
复合材料在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域有着广泛的应用。
本文将重点探讨复合材料的结构特点、设计要点以及成型方法。
一、复合材料的结构特点1.1 高强度：复合材料由于是由不同材料组合而成，可以充分发挥各种材料的优点，因此具有很高的强度。
比如碳纤维复合材料的强度是钢的几倍。
1.2 轻质：由于复合材料多为聚合物基体和增强材料组成，因此具有较低的密度，重量轻，适合用于要求重量轻的场合，比如航空航天领域。
1.3 耐腐蚀性好：复合材料多数是无机非金属材料与有机高分子材料的复合，因此具有良好的耐腐蚀性，可以在恶劣环境下长期使用。
1.4 难以加工：复合材料的工艺性和加工性较差，需要采用特殊的加工技术和工艺流程。
二、复合材料的设计要点2.1 结构设计：在设计复合材料结构时，需要充分考虑材料的性能和特点，合理设计结构，提高材料的使用效率。
2.2 成型工艺设计：不同的复合材料有不同的成型工艺，需要根据具体的材料性能和工艺流程来设计成型工艺，以保证产品质量。
2.3 自动化设计：现代复合材料加工已经向着自动化方向发展，因此设计时需要考虑如何实现自动化生产。
2.4 环境友好设计：在设计复合材料产品时，需要充分考虑材料的回收性和再利用性，采用环保的材料和工艺。
三、复合材料的成型方法3.1 手工层叠成型：手工层叠成型是一种常见的复合材料成型方法，通过人工将增强纤维层叠在一起，再浸渍树脂，最后经过固化得到成品。
3.2 压模成型：在压模成型中，复合材料预先放置于模具中，然后通过压力和温度的作用，使树脂固化，最终得到成品。
3.3 真空吸塑成型：真空吸塑成型是将复合材料覆盖在模具表面，然后利用真空负压使其贴紧模具表面，并通过加热固化得到成品。
3.4 自动化制备：随着自动化技术的发展，复合材料成型也越来越多地采用自动化制备技术，如自动化层叠机、自动化压模机等。
复合材料液体成型分类
复合材料液体成型分类
复合材料液体成型是一种制备复合材料的方法，液体成型可以
根据不同的工艺和原理进行分类。
主要的液体成型方法包括压模注
射成型（RTM）、真空辅助树脂浸渍成型（VARTM）、压模挤出成型（RTM）等。
首先，压模注射成型（RTM）是一种常见的液体成型方法，其工
艺流程是将预先切割好的纤维预形状放置在模具中，然后通过模具
封闭，注入树脂，树脂充满整个模具，最后经过固化，得到成型件。
其次，真空辅助树脂浸渍成型（VARTM）是一种利用真空辅助进
行树脂浸渍的液体成型方法，其工艺流程是在放置纤维预形状后，
利用真空将模具内的空气抽出，然后注入树脂，树脂在真空作用下
充满整个模具，最后经过固化，得到成型件。
此外，压模挤出成型（RTM）是一种将纤维和树脂预浸料放置在
模具中，然后通过挤出机将材料挤出，经过模具成型，最后经过固化，得到成型件。
除了上述三种常见的液体成型方法外，还有其他液体成型方法，
如真空压力成型（VIP）、真空注射成型（VIM）等，它们都是根据不同的工艺和原理进行分类的。
总的来说，液体成型方法是一种制备复合材料的重要工艺，不同的液体成型方法在工艺流程、成型效果和适用范围等方面有所不同，可以根据具体的需求选择合适的液体成型方法。
(完整版)高分子材料成型加工四种成型加工方法优缺点
1.压制成型：应用于热固塑料和橡胶制品的成型加工压制成型方法对于热固性塑料、橡胶制品和增强复合材料而言，都是将原料加入模具加压得到制品，成型过程都是一个物理—化学变化过程。
不同的是橡胶制品的成型中要对原料进行硫化。
橡胶通过硫化获得了必需的物理机械性能和化学性能。
而在复合材料压制成型过程中，还用到了层压成型（在压力和温度的作用下将多层相同或不同材料的片状物通过树脂的粘结和熔合，压制成层压塑料的成型方法）和手糊成型（以玻璃纤维布作为增强材料，均匀涂布作为黏合剂的不饱和聚酯树脂或环氧树脂的复合材料）。
2.挤出成型：适用于所有高分子材料，广泛用于制造轮胎胎面、内胎、胎管及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品，也用于包胶操作。
挤出成型挤出成型对于高分子三大合成材料所用的设备和加工原理基本上是相同的。
有区别的是橡胶挤出是在压出机中对混炼胶加热与塑化，通过螺杆的旋转，使胶料在螺杆和料筒筒壁之间受到强大的挤压作用，不断向前推进，并借助于口型（口模）压出具有一定断面形状的橡胶半成品。
而合成纤维的挤出纺丝过程，采用三种基本方法：熔融纺丝、干法纺丝、湿法纺丝。
一般采用熔融纺丝（在熔融纺丝机中将高聚物加热熔融制成溶体，通过纺丝泵打入喷丝头，并由喷丝头喷成细流，再经冷凝而成纤维）。
3.注射成型：应用十分广泛，几乎所有的热塑性塑料及多种热固性塑料都可用此法成型，也可以成型橡胶制品。
注射成型高分子三大合成材料的注射成型过程中所用设备和工艺原理比较相似，但是从基本过程和要求看热固性塑料注射和热塑性塑料注射有很多不同之处。
热固性塑料的注射成型要求成型物料首先在温度相对较低的料筒内预塑化到半熔融状态，然后在随后的注射充模过程中进一步塑化，避免其因发生化学反应而使黏度升高，甚至交联硬化为固体。
塑料注射成型原料是粒状或粉状的塑料，而橡胶注射成型原料则是条状或块粒状的混炼胶，且混炼胶在注压入模后须停留在加热的模具中一段时间，使橡胶进行硫化反应。
复合材料的成型工艺
复合材料的成型工艺图1：热固性复合材料最基本的制备方法是手糊，通常包括将干层或半固化片层用手铺设到模具上，形成一个积层。
图中展示的是自由宇航公司的技术员（佛罗里达州墨尔本）正在通过手糊工艺加工一个碳/环氧预浸料，将用于制造通用航空飞机部件。
资料来源：自由宇航公司在复合材料的加工成型过程中会使用一系列模具，用来给未成形的树脂及其纤维增强材料提供一个成型的平台。
手糊（hand layup）成型是热固性复合材料最基本的制备方法，即通过人工将干层或半固化片层铺设到模具上，形成一个积层。
铺层方式分为两种：一种称为干法铺层，是先铺层后将树脂浸润（例如，通过树脂渗透方式）到干铺层上的方式，另一种方式是湿法铺层，即先浸润树脂后铺层的顺序。
现在普遍使用的固化方式可以分为以下几种：最基本的是室温固化。
不过，如果提高固化温度的话，固化进程也会相应加快。
比如通过烤箱固化，或使用真空袋（vacuum ba g）通过高压釜固化。
如果采用高压釜固化的话，真空袋内通常会包含透气膜，被放置在经手糊的半成型制品上，再连接到高压釜上，等最终固化完成后再将真空袋撤去。
在固化过程中，真空袋的作用是将产品密封在模具和真空袋之间，通过抽真空对产品均匀加压，将产品中汇总的气体排出，从而使产品更加密实、力学性能更好。
图2：热压釜独有的高温和高压条件使其成为完成热固性树脂零部件的固化的重要工具。
控制软件的改进则能够帮助经营者提高35-40%的生产量。
同时，一些新的树脂配方正在开发当中，将通过低压固化处理。
图中是Helicomb国际公司（俄克拉荷马州塔尔萨）的一名操作人员正在使用高压釜进行固化处理。
来源：Helicomb国际公司许多高性能热固性零件都需要在高热高压的条件下完成固化。
但是高压釜（Autocl aves）的设备成本和操作成本都较昂贵。
采购高压釜设备的制造商通常会一次性固化一定数量的部件。
对于高压釜的温度，压力，真空和惰性气体（inert atmosphere）等一系列参数，计算机系统能帮助实现远程甚至无人监控和检测，并最大限度地提高该技术的利用效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
各种复合材料成型方法比较工艺种类树脂系统增强材料种类纤维含量/%制品厚度/mm固化温度/℃成型周期成型压力/MPa模具形式与材料制品尺寸需要设备适用产量/件优点缺点手糊成型聚酯、环氧、酚醛玻璃纤维、碳纤维及其它织物20～500.5～25（一般为2～10）室温～4030min～24h接触压力单件阳模或阴模。
木材、石膏、水泥、玻璃钢不限手辊、刮板、刷子、模具1～5001.产品尺寸和产量不受限制；2.操作简便、投资少、成本低；3.能例题使用增强材料，可在任意部位增厚补强。
1.操作技术要求高，质量稳定性差；2.产品只能作到单面光；3.生产周期长、效率低；4.劳动强度大，条件差袋压成型聚酯、环氧、预浸料及SMC玻璃纤维、碳纤维及其它织物25～602～6室温～50（预浸料和SMC30min～24h0.1～0.5单模。
玻璃钢及金属材料受压力袋、热压釜及气压机功率限热压釜、真空泵、加压袋、空气20～2001.产品两面光；2.气泡少；1.操作技术要求高；2.生产效60～160）制压缩机、模具及手糊工具等3.模具费用低。
率低；3.不适用于大型产品。
喷射成型聚酯、环氧25～352～25（一般为2～10）室温～4030min～24h接触压力单模。
木材、玻璃钢材料不限喷射机、手辊、模具10～10001.生产效率较手糊高；2.尺寸不限，适合于大尺寸产品生产；3.设备简单，可现场施工；4.产品整体性好。
1.强度低；2.产品只能作到单面光；3.劳动条件差；4.操作技术要求高；5.树脂损耗大。
树脂注射成型（RTM）聚酯、环氧玻璃纤维毡、布25～502～6室温～404～30min0.1～0.5对模。
玻璃钢、铝合金材料由模具尺寸决定树脂注射机对模10～20001.产品可达到两面光；2.产品重量好；3.模具及设备1.模具质量要求高，使用寿命短；2.纤维含量低；低；4.能生产形状复杂的制品。
产大尺寸制品困难。
模压成型聚酯、环氧、酚醛、预浸料SMC、BMC等玻璃纤维、碳纤维及其它织物25～601～10冷压40～50；热压100～1705～60min10～40对模。
钢模、冷模可用玻璃钢材料受模具尺寸和压机吨位限制液压机、加热模具、冷模100～200001.产品质量稳定，重复性好，强度高；2.尺寸精度高，表面光；3.可生产开头复杂的制品。
1.设备投资大；2.模具质量要求高，费用大；3.不适用小批量生产；4.成型压力大。
缠绕成型聚酯、环氧玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维及其它60～802～2580～130由产品大小决定由缠绕机张力决定金属芯模、石膏芯模最大直径4m（现场缠绕可达25m）长度12m缠绕机及辅助设备模具适用于批量生产1.充分利用增强材料强度；2.产品强度高；3.易实现机械化和1.设备投资大；2.产品仅限于转体管罐等；3.产品内表化生产；4.产品质量稳定，重复性好。
连续制板聚酯玻璃纤维25～350.8～2.080～130连续生产0.02～0.2连续制板机、聚酯薄膜长度不限，宽度由机组决定，最宽可达3m连续成型机组连续生产产量高1.生产效率高；2.质量稳定，重复性好；3.产品长度不限，可任意长度切断；4.易实现自动化生产。
1.设备投资大；2.仅限于生产板材。
拉挤成型聚酯、环氧玻璃纤维粗纱、碳纤维60～75型材塑厚1～12；棒材直径40100～160连续生产最大牵强力40吨拉挤机组模具断面尺寸取决于机组模具，长度不限拉挤成型机组连续生产1.易实现自动化生产；2.产品轴向强大；3.质1.设备投资大；2.只能生产线型型材。
定；4.产品长度不限。
离心成型聚酯、环氧玻璃纤维25～404～2580～10010～80min0.15～0.28旋转钢模最大直径5m，最长15m离心浇铸机组及配套设备大批量1.生产效率高；2.机械化水平高；3.制品内外表面光；4.制品质量稳定；5.产品刚度大。
1.设备投资大；2.模具要求高；3.只限于生产回转体形产品、管罐等。
树脂浇铸成型聚酯玻璃纤维或粉状填制0～3短切玻璃纤维2～10室温～6025min～24h离心力或振动力玻璃钢模、金属模最大产品为浴盆振动或离心设备，专用浇铸模批量生产1.工艺简单，不需大型设备；2.产品外观质量好；3.含大量粉粒1.产品强度低；2.操作技术要求高；3.仅限于生产钮扣卫生洁具及艺成本低。
品。
热塑性片状模塑料冲压成型技术PP、PA、PVC、PC等玻璃纤维20～402～6料片加热温度为100～220，模具温度为40～500.5～1min1～2金属对模产品尺寸受模具及压机限制，现在最大的产品汽车保险杠热塑性SMC成型机及制品冲压机组大批量生产1.成型周期短；2.成型压力低；3.废料可回收利用；4.产品比强度高，比重小；5.生产场地卫生条件好；6.生产效率高。
1.设备投资大；2.产品强度和刚度不如热固性复合材料。