b体育官方网站登录:复合材料成型工艺大全
栏目: 公司新闻 发布时间:2024-04-14 03:25:44 来源:b体育官网注册网址 作者:b体育网页版登录

  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,一些成型工艺日臻完善,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:

  复合材料制品成型工艺特点:与材料加工工艺相比,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 材料简单的多,对于某些制品仅需一套模具便能生产。

  接触低压成型工艺中,手糊成型工艺是聚合物基复合材料生产中最先发明的,适用范围最广,方法都是手糊成型工艺的发展和改进。接触成型工艺的最大优点是设备简单,适应性广,投资少,见效快。根据近年来的统计,接触低压成型工艺在世界各国复合材料工业生产中,仍占有很例,如美国占35%,西欧占25%,日本占42%,中国占75%。这说明了接触低压成型工艺在复合材料工业生产中的重要性和不可替代性,它是一种永不衰落的工艺方法。但其最大缺点是生产效率低、劳动强度大、产品重复性差等。

  1、原材料接触低压成型的原材料有增强材料、树脂和辅助材料等。(1)增强材料接触成型对增强材料的要求:①增强材料易于被树脂浸透;②有足够的形变性,能满足制品复杂形状的成型要求;③气泡容易扣除;④能够满足制品使用条件的物理和化学性能要求;⑤价格合理(尽可能便宜),来源丰富。用于接触成型的增强材料有玻璃纤维及其织物,碳纤维及其织物,芳纶纤维及其织物等。(2)基体材料接触低压成型工艺对基体材料的要求:①在手糊条件下易浸透纤维增强材料,易排除气泡,与纤维粘接力强;②在室温条件下能凝胶,固化,而且要求收缩小,挥发物少;③粘度适宜:一般为0.2~0.5Pa·s,不能产生流胶现象;④无毒或低毒;⑤价格合理,来源有保证。生产中常用的树脂有:不饱和聚酯树脂,环氧树脂,有进也用酚醛树脂,双马来酰亚胺树脂,聚酰亚胺树脂等。几种接触成型工艺对树脂的性能要求:

  成型方法对树脂性能要求胶衣制作1、 成型时不流淌,易消泡2、 色调均匀,不浮色3、 固化快,不产生皱纹,与铺层树脂粘接性好

  手糊成型1、 浸渍性好,易浸透纤维,易排除气泡2、 铺敷后固化快,放热少、收缩小3、 易挥发物少,制品表面不发粘4、 层间粘接性好

  喷射成型1、 保证手糊成型的各项要求2、 触变性恢复更早3、 温度对树脂粘度影响小4、 树脂适用期要长,加入促进剂后,粘度不应增大

  袋压成型1、 浸润性好,易浸透纤维,易排出气泡2、 固化快,固化放热量要小3、 不易流胶,层间粘接力强

  (3)辅助材料接触成型工艺中的辅助材料,主要是指填料和色料两类,而固化剂、稀释剂、增韧剂等,归属于树脂基体体系。2、模具及脱模剂(1)模具模具是各种接触成型工艺中的主要设备。模具的好坏,直接影响产品的质量和成本,必须精心设计制造。设计模具时,必须综合考虑以下要求:①满足产品设计的精度要求,模具尺寸精确、表面光滑;②要有足够的强度和刚度;③脱模方便;④有足够的热稳定性;⑤重量轻、材料来源充分及造价低。模具构造 接触成型模具分为:阴模、阳模和对模三种,不论是哪种模具,都可以根据尺寸大小,成型要求,设计成整体或拼装模。模具材料 模具材料时,应满足以下要求:

  (1)生产准备场地 手糊成型工作场地的大小,要根据产品大小和日产量决定,场地要求清洁、干燥、通风良好,空气温度应保持在15~35℃之间,后加工整修段,要设有抽风除尘和喷水装置。模具准备 准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等。树脂胶液配制 配制时,要注意两个问题:①防止胶液中混入气泡;②配胶量不能过多,每次配量要保证在树脂凝胶前用完。增强材料准备 增强材料的种类和规格按设计要求选择。

  (2)糊制与固化铺层糊制 手工铺层糊制分湿法和干法两种:①干法铺层 用预浸布为原料,先将预学好料(布)按样板裁剪成坏料,铺层时加热软化,然后再一层一层地紧贴在模具上,并注意排除层间气泡,使密实。此法多用于热压罐和袋压成型。②湿法铺层 直接在模具上将增强材料浸胶,一层一层地紧贴在模具上,扣除气泡,使之密实。一般手糊工艺多用此法铺层。湿法铺层又分为胶衣层糊制和结构层糊制。手糊工具 手糊工具对保证产品质量影响很大。有羊毛辊、猪鬃辊、螺旋辊及电锯、电钻、打磨抛光机等。固化 制品固化分硬化和熟化两个阶段:从凝胶到三角化一般要24h,此时固化度达50%~70%(巴柯尔硬性度为15),可以脱模,脱后在自然环境条件下固化1~2周才能使制品具有力学强度,称熟化,其固化度达85%以上。加热可促进熟化过程,对聚酯玻璃钢,80℃加热3h,对环氧玻璃钢,后固化温度可控制在150℃以内。加热固化方法很多,中小型制品可在固化炉内加热固化,大型制品可采用模内加热或红外线)脱模和修整脱模 脱模要保证制品不受损伤。脱模方法有如下几种:①顶出脱模 在模具上预埋顶出装置,脱模时转动螺杆,将制品顶出。②压力脱模 模具上留有压缩空气或水入口,脱模时将压缩空气或水(0.2MPa)压入模具和制品之间,同时用木锤和橡胶锤敲打,使制品和模具分离。③大型制品(如船)脱模 可借助千斤顶、吊车和硬木楔等工具。④复杂制品可采用手工脱模方法 先在模具上糊制二三层玻璃钢,待其固化后从模具上剥离,然后再放在模具上继续糊制到设计厚度,固化后很容易从模具上脱下来。

  (1)喷射成型工艺原理及优缺点喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出,同时将切断的玻纤粗纱,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。

  喷射成型的优点:①用玻纤粗纱代替织物,可降低材料成本;②生产效率比手糊的高2~4倍;③产品整体性好,无接缝,层间剪切强度高,树脂含量高,抗腐蚀、耐渗漏性好;④可减少飞边,裁布屑及剩余胶液的消耗;⑤产品尺寸、形状不受限制。其缺点为:①树脂含量高,制品强度低;②产品只能做到单面光滑;③污染环境,有害工人健康。

  喷射成型效率达15kg/min,故适合于大型船体制造。已广泛用于加工浴盆、机器外罩、整体卫生间,汽车车身构件及大型浮雕制品等。(2)生产准备场地 喷射成型场地除满足手糊工艺要求外,要特别注意环境排风。根据产品尺寸大小,操作间可建成密闭式,以节省能源。材料准备 原材料主要是树脂(主要用不饱和聚酯树脂)和无捻玻纤粗纱。模具准备 准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等。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。(3)喷射成型工艺控制喷射工艺参数选择:①树脂含量 喷射成型的制品中,树脂含量控制在60%左右。②喷雾压力 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。③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。喷射成型应注意事项: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喷射机用完后要立即清洗,防止树脂固化,损坏设备。树脂传递模塑成型

  树脂传递模塑成型简称RTM(Resin Transfer Molding)。RTM起始于50年代,是手糊成型工艺改进的一种闭模成型技术,可以生产出两面光的制品。在国外属于这一工艺范畴的还有树脂注射工艺(Resin Injection)和压力注射工艺(Pressure Infection)。

  RTM的基本原理是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模的模腔内,用压力将树脂胶液注入模腔,浸透玻纤增强材料,然后固化,脱模成型制品。从上前的研究水平来看,RTM技术的研究发展方向将包括微机控制注射机组,增强材料预成型技术,低成本模具,快速树脂固化体系,工艺稳定性和适应性等。

  RTM技术适用范围很广,目前已广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等工业领域。已开发的产品有:汽车壳体及部件、娱乐车构件、螺旋浆、8.5m长的风力发电机叶片、天线罩、机器罩、浴盆、沐浴间、游泳池板、座椅、水箱、电话亭、电线)RTM工艺及设备成型工艺 RTM全部生产过程分11道工序,各工序的操作人员及工具、设备位置固定,模具由小车运送,依次经过每一道工序,实现流水作业。模具在流水线上的循环时间,基本上反映了制品的生产周期,小型制品一般只需十几分钟,大型制品的生产周期可以控制在1h以内完成。成型设备 RTM成型设备主要是树脂压注机和模具。①树脂村注机 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、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%。

  RTM用的原材料有树脂体系、增强材料和填料。树脂体系 RTM工艺用的树脂主要是不饱和聚酯树脂。

  填料 填料对RTM工艺很重要,它不仅能降低成本,改善性。