复合材料制备技术讲义(4)-模压成型实例

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1、复合材料成型与加工技术第4章模压制备技术4.1模压制备技术的主要特点半干法或干法成型－采用模压预浸料，工作环境好；金属对模成型，能精确保证模压制品的形状和尺寸要求，且内外表面光滑；加热加压成型，制品结构致密，固化程度高；需要具备高加热、高加压设备－电热板、液压机等；机械化程度中等；为获得高性能模压制品，工艺控制条件较为复杂；适宜成型制品尺寸较小，但形状相对复杂的制品－受设备尺寸所限；4.2模压成型工艺的分类（按增强材料物态分）（1）纤维料模压－短纤维预浸料（2）织物模压－两向、三向或多向织物预浸料（提高制品层间剪切强度，成本高

2、）；（3）层压模压－预浸织物或毡，叠层铺放（薄壁制品）；（4）碎布料模压－预浸织物剪成碎布块（具有一定深度或厚度，形状相对复杂的制品）；（5）SMC模压－SMC模压料片材；（6）预成型坯模压－将短纤维制成与制品形状和尺寸相似的预成型坯，在放入金属模具时加入树脂；4.3模压成型工艺过程（1）模压工艺流程冷模具模具预热涂脱模剂嵌件放置加模压料合模排气保压固化脱模模具清理模压料计量、预热或预压后处理②模具预热目的模具温度与物料预热温度基本相同，因此两者之间不会产生温度差；降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；缩短固化周

3、期，提高生产效率。①模压料预热目的提高物料流动性，可预压成型，便于装模；去除物料中大部分的水分和挥发物，提高制品性能；降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；压制温度（℃）预热情况冲击强度（kJ/m2）弯曲强度（MPa）马丁耐热（℃）24h吸水率（％）175未预热989.8100100预热10910.711074190未预热11110.3101.761预热11811.5124.350预热对线型酚醛模压料制品性能的影响③模压料的计量物料量直接影响制品的尺寸精度，量过多，模具无法闭合，制品增厚；量过少，可能无法压制出所

4、要求的形状或制品不致密。目前对模压料的计量普遍的做法是预先对模具尺寸进行粗略的估算，然后通过试压，通过性能试验考核，找出相对合适的装料量。装料量等于模压料制品的密度×制品的体积，再加上3－5％的挥发物、毛刺等损耗。制品的体积粗略估算法：ⅰ、形状、尺寸简化法：将复杂形状的制品凭经验简化成一系列的标准几何形状，同时将尺寸也作相应变更后再进行计算。ⅱ、密度比较法：当模压料制品有相对应的金属或其它材料零件时。ⅲ、铸型比较法先在成型制品的金属模具中，用树脂、石蜡等铸型材料，铸成制品形状并称其质量，再按铸型材料的质量及密度与模压料密度比较

5、，求出模压料制品质量。④排气在模具闭合后，再将模具开启一段时间，以排除模内的空气、水气及挥发物。排气一定要在物料尚未塑化时完成。排气可以缩短固化时间，提高制品的力学性能和电性能。⑤保压时间树脂在模内固化的过程始终处于高温高压之下，从开始升温、加压到固化至降温、降压所需要的时间或称为保持温度和压力的时间。根据树脂性能制定适当的保压时间，过长过短均不适宜。过长，延长生产周期，使树脂交联过大，导致物料收缩过大，密度增加，树脂与填料间产生内应力，严重时会使制品破裂；过短，导致树脂固化不完全，降低制品性能，同时制品在脱模后会继续收缩而出

6、现翘曲现象。保压时间10min保压时间7min保压时间5min0246810变形/mm12010080604020制品热变形温度与保持时间的关系曲线变形温度/℃⑥后处理目的保证制品固化完全；消除制品的热应力；4.4液压机（模压设备）4.5模压工艺参数确定模压工艺参数：将模压料压制成合格制品所需要的适宜外部条件（温度、压力、时间），在生产上称为压制制度，包含温度制度和压力制度。（1）温度制度：包括装模温度、升温速度、最高模压温度和恒温、降温及后固化温度等。装模温度：模压料的挥发物含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度低，反之则高；

7、升温速度：由装模温度到最高压制温度的升温速率。对快速模压，装模温度＝压制温度，无升温速度；慢速模压，应选择适宜的升温速度。最高模压温度：主要依树脂放热曲线确定。编号固化过程峰始温度（℃）峰顶温度（℃）结束温度（℃）180145185280145175380145178480145180平均80145180（2）压力制度：包括成型压力、加压时机、放气等成型压力：其作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使物料充满模腔；克服物料挥发物的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状和尺寸。成型压力决定因素：模压料的种类及质量指标；制品结

8、构形状尺寸；薄壁制品大于厚壁制品；圆柱形制品大于圆锥形制品；制品结构复杂度。成型压力高，有利于制品质量提高。但过大的成型压力，容易损伤纤维降低制品强度。模压料名称成型压力（Mpa）镁酚醛预混料28.8-49环氧酚醛模压料14.7-28.8环氧模压料4.9-19.6聚酯料团一般