复合材料成型技术及应用 模压成型
复合材料模压成型工艺与应用技术
复合材料模压成型工艺与应用技术【摘要】随着复合材料生产水平和成型效率的提高，在各行各业已经取得了广泛的应用。
通过分析SMC、WCM、PCM三种模压成型工艺的工艺特点和关键技术，对三种高效率成型工艺的应用场景进行了对比。
总结而言，通过结构统型扩大单件产量需求，采用高效率模压成型工艺实现自动化生产，将进一步降低复合材料部件的制造成本。
【关键词】复合材料；高效率；低成本；模压成型1.引言以碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等为代表的纤维增强复合材料，具备高比强度、高比模量、高耐候的优异特性,是目前最理想、应用最广泛的轻量化材料之一。
随着国内复合材料生产水平的提高以及成型效率的提升，复合材料越来越广泛地被各行各业接受。
在很多应用场景下，复合材料结构全生命周期的应用成本或低于金属结构。
面对汽车、风电、轨道交通等大批量应用场景，生产效率对成本的影响尤为关键。
复合材料的成型工艺为重要环节，高效低成本成型工艺的应用将直接降低部件的生产制造成本。
复合材料模压成型工艺是典型的高效成型工艺之一，具备以下优势：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，可重复性好；3.制品的内应力很低，且翘曲变形也很小，机械性能较稳定；4.表面光洁度高，无需二次加工；5.可在一给定的模板上放置模腔数量较多的模具，生产率高；6.原材料的损失小，不会造成过多的损失（通常为制品质量的2%-5%）；7.能一次成型结构复杂的制品；8.模腔的磨损很小，模具的维护费用较低。
同时模压成型也存在一定的不足：1.不适用于存在凹陷、侧面倾斜等的复杂制品；2.在制作过程中，完全充模存在一定的难度；3.模具制造较为复杂，投资较大；4.产品尺寸受压机限制，一般只适合制造中小型复合材料制品。
复合材料模压成型工艺类型很多，本文主要对三种高效率复合材料模压成型工艺技术及其应用场景进行分析。
1.复合材料高效率模压成型工艺复合材料模压成型工艺在各种成型方法中占有十分重要的地位，其优势在于成型异形制品的高效率、高可重复性制造。
什么是模压成型工艺有何优缺点和优势呢
什么是模压成型工艺有何优缺点和优势呢模压成型工艺是一种常见的成型加工方法，通常用于制造各种塑料制品和复合材料制品。
它是将原材料加热软化后，放入模具中施加一定压力进行成型的工艺过程。
模压成型工艺在工业生产中具有广泛的应用，下面我们来详细了解一下这种工艺的优缺点和优势。
优点1.生产效率高：模压成型工艺可以实现高速连续生产，生产效率较高。
一旦模具准备就绪，成型周期较短，适用于大规模生产。
2.制品精度高：模压成型产品的尺寸精度高，表面光洁度好，可以满足高精度要求的产品制造。
3.成型材料范围广：模压成型既可以加工常规塑料制品，也可以加工玻璃纤维增强塑料、碳纤维复合材料等复杂材料，适应性强。
4.模具寿命长：模具是模压成型的关键部件，经过特殊处理的模具寿命较长，可以反复使用，减少生产成本。
5.节约原材料：模压成型过程中原材料利用率高，废料少，有利于资源的节约和环境保护。
缺点1.设备投资大：模压成型设备通常价格较高，需要投入较大资金购买，对中小型企业来说可能是一个较大的负担。
2.产品结构限制：模压成型工艺在产品结构设计上有一定的限制，要求产品结构相对简单，复杂结构的产品较难加工。
3.能耗较高：模压成型需要通过加热软化原材料，消耗较多的能源，会增加生产成本。
4.周期长：与其他成型工艺相比，模压成型的制造周期较长，不适合对交货期要求较紧迫的订单。
5.模具制造周期长：模具制造周期长，需要较长时间设计和加工，影响生产周期。
1优势综上所述，模压成型工艺在工业生产中具有一定的优势和劣势。
优点包括高生产效率、高精度、广泛适用、长寿命、节约原材料等；缺点则包括设备投资大、产品结构限制、能耗较高、周期长、模具制造周期长等。
在实际应用中，生产厂家需要综合考虑自身的生产需求、技术水平和资源情况，选择最适合的成型工艺，以取得最佳的生产效益。
模压成型工艺虽然有一些局限性，但在很多领域依然具有重要地位，为各类产品的制造提供了高效、精确和可靠的加工手段。
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。
复合材料的成型工艺与应用研究
复合材料的成型工艺与应用研究在当今的材料科学领域，复合材料以其优异的性能和广泛的应用受到了越来越多的关注。
复合材料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组合而成的一种新型材料，其性能往往优于单一材料。
而复合材料的性能不仅取决于组成材料的性质，还与成型工艺密切相关。
本文将对复合材料的成型工艺及其应用进行深入探讨。
一、复合材料的成型工艺1、手糊成型工艺手糊成型是一种古老而简单的复合材料成型方法。
它是在模具上涂刷脱模剂，然后将增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）铺放在模具上，再用刷子或喷枪将树脂均匀地涂覆在增强材料上，使其浸润，最后通过固化得到复合材料制品。
手糊成型工艺的优点是设备简单、投资少、能生产大型制品；缺点是劳动强度大、生产效率低、产品质量不稳定。
2、喷射成型工艺喷射成型是将树脂和短切纤维通过喷枪同时喷射到模具上，然后压实、固化得到复合材料制品。
这种工艺可以提高生产效率，减少人工操作，但纤维含量相对较低，制品的力学性能不如手糊成型的制品。
3、模压成型工艺模压成型是将预浸料（树脂浸渍过的增强材料）放入模具中，在一定的温度和压力下固化成型。
模压成型工艺生产效率高、产品质量稳定、尺寸精度高，但模具成本较高，适合大批量生产。
4、缠绕成型工艺缠绕成型是将连续的纤维或带材通过缠绕机缠绕在芯模上，然后经过固化得到复合材料制品。
缠绕成型可以实现等强度设计，制品的强度高，但设备复杂，只适合生产圆柱形或球形等回转体制品。
5、拉挤成型工艺拉挤成型是将连续的纤维通过树脂浸渍槽，然后在牵引机的作用下通过加热模具固化成型。
拉挤成型工艺生产效率高、产品性能好，但只能生产截面形状不变的制品。
6、树脂传递模塑（RTM）成型工艺RTM 成型是将树脂注入闭合模具中，浸润预先放置在模具中的增强材料，然后固化成型。
RTM 成型工艺可以生产复杂形状的制品，纤维含量高，产品质量好，但模具设计和制造较为复杂。
二、复合材料的应用1、航空航天领域在航空航天领域，复合材料由于其轻质、高强、耐高温等性能，被广泛应用于飞机、卫星、火箭等飞行器的结构件中。
复合材料模压成型工艺的优缺点
复合材料模压成型工艺的优缺点在现代工业制造领域中，复合材料模压成型工艺是一种常用的生产技术，其在航空航天、汽车、船舶、建筑等领域具有广泛的应用。
本文将探讨复合材料模压成型工艺的优缺点，以帮助读者更好地理解这一制造工艺。
优点1. 良好的成型质量复合材料模压成型工艺可以实现高精度、高稳定性的产品成型，能够生产出表面平整、尺寸精准的制品，有利于保证产品的质量和性能稳定性。
2. 高效率生产相比手工复合工艺，模压成型工艺具有生产效率高、周期短的优势，能够满足大规模生产的需求，提高生产效率，降低生产成本。
3. 环保节能制造过程中，复合材料模压成型工艺可以有效减少废料产生，降低能源消耗，具有较好的环保节能效果，符合现代工业可持续发展的要求。
4. 设计灵活性通过合理设计模具，复合材料模压成型工艺可以生产各种复杂形状的产品，具有良好的设计灵活性和可塑性，能够满足不同客户的需求。
缺点1. 初期投资高复合材料模压成型工艺需要大量的设备投资和技术支持，特别是生产模具的制造成本较高，会增加企业的初期投资压力。
2. 模具制造周期长复合材料模压成型工艺中的模具制造周期相对较长，制造成本高，需要较长的制造周期，并且模具使用寿命有限，需要定期更换。
3. 需要专业技术人才复合材料模压成型工艺需要专业的操作技术和工艺经验支持，操作者需要接受相关的培训和指导，增加了生产管理的难度。
4. 模具设计复杂复合材料模压成型工艺的成功与否与模具设计密切相关，复杂的产品结构需要复杂的模具设计，增加了工艺的难度和成本。
综合来看，复合材料模压成型工艺具有诸多优点，如良好的成型质量、高效率生产、环保节能和设计灵活性，但也存在一些缺点，如初期投资高、模具制造周期长、需要专业技术人才和模具设计复杂。
在实际生产中，企业需要综合考虑这些因素，选择合适的生产工艺，以实现生产效率与产品质量的最佳平衡。
复合材料模压工艺-概述说明以及解释
复合材料模压工艺-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：复合材料是一种由两种或两种以上的不同材料经过合理组合而成的新型材料，具有优异的性能和特点，如高强度、轻质、耐腐蚀等。
在各个行业中得到广泛应用，特别是在航空航天、汽车、建筑等领域。
模压工艺是一种常用的制造方法，通过将预先加工好的复合材料放入模具中，在高温高压下进行加工成型，从而得到符合要求的产品。
模压工艺具有成本低、生产效率高、产品质量稳定等优点，被广泛应用于复合材料制造中。
本文将着重介绍复合材料模压工艺的基本原理、应用领域等方面，以帮助读者深入了解这一重要的制造工艺，并展望未来的发展趋势。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构部分将会介绍本文的总体结构安排，包括引言、正文和结论三个主要部分。
在引言部分，我们会概述复合材料模压工艺的重要性和应用领域，以及本文的主要目的和结构安排。
在正文部分，将详细介绍复合材料的定义和特点、模压工艺的基本原理，以及模压工艺在复合材料制造中的实际应用情况。
最后，在结论部分，我们将总结复合材料模压工艺的优势，展望未来该工艺的发展方向，并得出本文的最终结论。
通过这样的结构安排，读者可以清晰地了解本文的主要内容和逻辑发展。
1.3 目的本文旨在探讨复合材料模压工艺在制造业中的重要性和应用。
通过对复合材料的定义和特点以及模压工艺的基本原理进行深入分析，以展现该工艺在提高复合材料制造效率、降低成本、增强材料性能等方面的优势。
同时，本文还将总结当前复合材料模压工艺的发展现状，展望未来的发展趋势，为相关领域的研究和生产提供参考和借鉴。
通过本文的研究和讨论，旨在促进复合材料模压工艺在工业应用中的进一步推广和应用，为制造业的发展做出贡献。
2.正文2.1 复合材料的定义和特点复合材料是由两种或两种以上不同的材料经过一定的工艺方法组合而成的一种新型材料，具有独特的性能和特点。
其主要特点包括以下几个方面：1. 高强度：由于复合材料是由不同材料组合而成的，在强度方面往往具有比单一材料更高的强度，可以满足各种工程结构对强度的要求。
复合材料的模压成型技术
复合材料的模压成型技术复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的材料，具有比单一材料更优越的性能。
模压成型是一种常用的复合材料制备技术，通过在模具中对复合材料进行加热和压力处理，使其固化成特定形状的产品。
下面将详细介绍复合材料的模压成型技术。
模压成型技术是一种传统且成熟的复合材料制备方法，适用于各种复材的生产。
其基本工艺包括：制备模具、预热模具、预切制复材、层堆压、模热固化、冷却脱模、再加工等步骤。
下面将分别介绍每个步骤的具体操作方法。
首先是制备模具。
模具是模压成型技术中非常重要的一部分，其质量和精度会直接影响最终产品的质量。
制备模具时，需要根据产品的要求设计和制造成型模具，通常采用金属材料制作，如铝合金、钢材等。
接下来是预热模具。
模具在使用前需要对其进行预热处理，以提高产品成型效果和减少模具损耗。
预热温度一般根据复合材料的热固化温度来确定，通常在50-100摄氏度之间。
然后是预切制复材。
复合材料通常是由纤维增强材料和树脂基体组成的，为了方便模压成型，需要将复材事先切成与产品形状相近的形状。
预切制复材时要注意保持纤维的方向和层间粘接质量，以确保最终产品的强度和性能。
层堆压是模压成型的核心步骤，也是影响成型质量的关键环节。
层堆压时，将预切制好的复材层叠放在模具中，注意纤维方向和树脂基体的均匀分布。
并在每一层复材之间涂上树脂胶水，以增强层间粘接力。
接着是模热固化。
层堆压好的复材在模具中进行加热和压力处理，以使树脂基体固化成型。
模具的温度和压力要根据树脂基体的热固化曲线和产品要求来确定。
一般情况下，模具温度在120-180摄氏度之间，压力在0.5-2.0MPa之间。
冷却脱模是使产品从模具中取出的最后一个步骤。
脱模时要注意避免产品变形和破损，可以采用自然冷却或水冷却的方法。
同时，也可以根据产品的要求进行一些后续处理，如修磨、修边、打孔等工艺。
最后是再加工。
模压成型的产品可能会因为形状和尺寸的要求不完全符合而需要进行一些再加工。
树脂基复合材料模压成型的工艺流程是什么
树脂基复合材料模压成型的工艺流程是什么树脂基复合材料是一种常用于制备轻质、高强度产品的材料，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
模压成型是树脂基复合材料制备过程中常用的一种工艺方法，通过模具将预先混合好的树脂基材料和增强材料进行加热、加压，使其在模具中固化成型。
以下是树脂基复合材料模压成型的工艺流程。
原料准备与预处理在开始模压成型工艺之前，首先需要准备树脂基材料和增强材料。
树脂基材料通常是热固性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂等，而增强材料可以选择玻璃纤维、碳纤维等。
原料需要按照一定的配比进行混合，并根据具体要求进行表面处理，如去除氧化物、提高增强材料的粘附性等。
模具准备选择合适的模具是模压成型的关键。
模具的设计应考虑产品的形状、尺寸等因素，同时也要考虑材料的流动性、热传导等特性。
在模具表面可以添加一层防粘涂层，以便于模具脱模。
模压工艺1.预热模具：在开始模压之前，需要对模具进行预热，以确保树脂基材料在进入模具时能够快速固化。
2.充模：将预先混合好的树脂基材料和增强材料装入模具中，并确保充填均匀。
3.封模：将模具关闭，形成封闭的空间。
4.加热压实：通过加热和加压的方式促使树脂基材料固化，通常在一定的温度和压力条件下进行。
5.冷却固化：待树脂基材料充分固化后，停止加热，让产品在模具中自然冷却。
6.脱模：打开模具，取出固化成型的树脂基复合材料制品。
后处理模压成型后的产品可能需要进行修整、打磨等后处理工序，以保证产品表面光滑、尺寸精确。
同时还要进行质量检验，确保产品符合设计要求。
综上所述，树脂基复合材料模压成型是一项较为复杂的工艺过程，需要严格控制各个环节的参数，以确保最终产品的质量和性能。
在实际生产过程中，操作人员需要具备丰富的经验和技能，才能顺利完成模压成型工艺，并生产出优质的树脂基复合材料制品。
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盐等介质腐蚀，优于聚酯树脂、酚醛树脂等。 ⑥ 耐热性好：一般为80－100℃，制品耐热可达200℃或更高。
（2）织物模压
将预先织成所需形状的两向、三向或多向 织物经树脂浸渍后进行模压。 质量稳定，但成本高，适用于有特殊性能 要求的制品。
（3）碎布料模压
将预浸胶布剪成碎块放入模具，压成制品。 适用于形状简单、性能一般的玻璃钢制品。
（4）缠绕模压
将浸胶的玻璃纤维或布带缠绕在模型上，进行模压。 适于有特殊要求的制品及管材。
1.2 短纤增强材料
玻璃纤维
开刀丝、无捻粗纱、加捻纱、高强纤维； 适宜于性能要求不高的制品 。
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、着色剂等混合物浸渍短切玻纤 粗纱或玻纤毡，得到BMC/DMC模塑料。
（7）SMC模压
将SMC片材(Sheet Molding Compound, 片状模塑料)， 经剪裁，铺层，然后进行模压。 适合于大型制品的加工(例汽车外壳，浴缸等)，此工 艺方法先进，发展迅速。
模压成型工艺及应用 (I)
授 课 人：刘东雷 单 位：南昌大学机电工程学院 系 所：材料成型系
高分子材料成型新技术及模具CAD/CAE/KBE研究室
目录
模压成型工艺概论 短纤维模压料的制备与成型工艺 聚脂模塑料模压成型工艺 吸附预成型模压成型工艺 课后作业
模压成型工艺概论
1 模压成型
定义： 将一定量的模压料（粉状、粒状、纤维状等）放入金 属对模中，在一定温度和压力下、固化成型。
模压成型模具与设备
模 具
模压机
模 压 机
模 压 机
模压成型产 品实例
2 特点
优点：
① 产品复原性好：流动充模、模具型腔细微结构易于成型， 可成形异形复杂结构，尺寸精确、表面光洁度高；
② 产品稳定性好：可重复生产，工艺可控性好，机械化程度 高，适宜于大批量生产；
③ 成型工艺可控性好：对温度和压力要求不高，成型工艺窗 口范围大，大幅降低设布或毡，剪成所需形状，经叠 层放入模具进行模压。 适于成型薄壁制品或形状简单而有特殊要求的制品。
（6）BMC/DMC模压
将BMC (Bulk Molding Compounds，块状聚酯模塑料）或
DMC (Dough Molding Compounds，聚酯团料)模压料，放 入模具中模压成型复合材料制品。 适合于大型制品的加工(例汽车外壳，浴缸等)，此工艺方 法先进，发展迅速。
加热加压的作用: 使模压料塑化、流动、充满空腔，并使树脂发生固化 反应。
阳模
毛坯 阴模
图4-1 模压成型工艺
制品
模压工艺树脂充模与固化反应 阶段的工艺特性
粘流阶段：当模压料在模具内被加热到一定的温度 时，树脂受热熔化成为粘流状态，在压力作用下粘 裹着纤维一道流动，直至充满模腔。 硬固阶段：继续提高温度，树脂发生交联，分子量 增大，流动性很快降低，表现为一定的弹性，最后 失去流动性，树脂成为不溶不熔的体型结构。
不易燃、低发烟率、少或无毒气体放出，远优于环氧树脂、不 饱和聚酯树脂、乙烯基树脂等；
耐热性能好，在300℃下1-2h内仍可保留70%左右的强度值。
氨酚醛树脂
改性目的： 提高其耐热性、耐冲击性（韧
性）
改 性
镁酚醛树脂
工业要求：
酚
聚酰胺改性酚醛树脂 (1) 车辆、航空航天、国防科技
醛
领域的高要求，须要开发一些
树
高性能酚醛树脂基摩擦材料、
脂
硼酚醛树脂
隔热、耐腐蚀材料；
新酚醛树脂
(2) 一些工业部门也对酚醛树脂 涂料、黏结剂等提出了更为苛
有机硅改性酚醛树脂
刻的耐高温、高强度、强黏合 力的性能要求。
环氧树脂
① 力学性能高：力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯树脂等。 ② 固化收缩率小：是热固性树脂收缩率最小的品种之一
④ 质量均匀性好：纤维长度为40－50mm，适宜生产大型薄壁 制品；
⑤ 工作环境：清洁、卫生。
缺点：
① 模具设计制造复杂 ② 压机及模具投资高 ③ 产品尺寸受设备限制，只适于大批量中小型制品。
3 分类
按增强材料物态和模压料品种分类
（1）纤维料模压
树脂预混或预浸纤维模压料，然后模压 成型制品。 主要用于制备高强度异形制品或具有耐 腐蚀、耐热等特殊性能的制品
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、着色剂等混合物浸渍短切玻纤 粗纱或玻纤毡，两表面加上保护膜(聚乙烯或聚丙烯薄 膜)形成的片状模压成型材料。使用时除去薄膜，按尺 寸裁剪，然后进行模压成型。
（8）预成型坯模压
先将短切纤维制成制品形状的预成型坯，置入 模具，加入树脂后进行模压。 适于制造大型、高强、异形、深度较大、壁厚 均一的制品
酚醛树脂
性能特点：
基本性能：
固化温度高，固化后树脂的 力学性能、耐化学腐蚀性可 与不饱和聚酯树脂相当，但 差于环氧树脂；
脆性大、收缩率高，差于聚 酯树脂和环氧树脂。
发烟性能：
便宜、生产工艺简单、易于加工；
易于增加填料模压成型，也可浸渍 织物层压成型，还可以发泡；
制品尺寸稳定性好；
耐热、耐燃、阻燃性、电绝缘性好、 耐酸性好; 耐电弧性和耐碱性较差。
（9）定向铺设模压
将单向预浸渍布或纤维，定向铺设，进行模压。 适于成型单向强度要求高的制品。
短纤维模压料的制备与 成型工艺
1 短纤维模压料
我国模压玻璃钢复合材料制品发展的重要方向： 高强度、耐高温、耐化学腐蚀、介电性。
短纤维增强材料 树脂基体材料 辅助材料
应用最多的是玻璃纤维 纤维长度30-50mm 含量60%以上(质量比)
酚醛树脂、环氧树脂、酚醛－环氧 树脂
改善模压料的工艺性，满足制品的特 殊性能要求。
1.1 树脂基体材料
树脂基体材料选择的要求
满足模压制品特定的性能要求 在室温常压下处于固体或半固体状态 流动性良好，使模压料能均匀地充满压模模腔 适宜的固化速度，在固化时副产物少 体积收缩率小 工艺性好(粘度易调、与各种溶剂互溶性好、易脱模 等)