复合材料工艺及设备

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1、复合材料工艺及设备读书报告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。由于增强材料和基体材料的不同，因此决定了复合材料的品种和性能的千变万化。国外复合材料的发展二十世纪40年代，在美国首先出现了手糊工艺（雷达罩、飞机油箱、汽车外壳、飞机机身、机翼）60年代，缠绕工艺、喷射成型、SMC、拉挤成型工艺、透明玻璃钢；70年代，RIM及RRIM，热塑性片状模塑料；80年代，离心浇铸工艺。如何选择成型的方法，是组织生产时的首要问题。生产复合材料制品的特点是材料生产和产品成型同时完成，因此，在选择成型方法时，必须同时满足材料性能、产品质

2、量和经济效益等多种因素的基本要求，具体因考虑：产品的外形构造和尺寸大小。材料性能和产品质量要求，如材料的物化性能，产品的强度及表明粗糙度（光洁度）要求等。成产批量大小及供应时间（允许的成产周期）要求。企业可能提供的设备条件及资金。综合经济效益，保证企业盈利。一般来讲，生产批量大、数量多及外形复杂的小产品，多采用模压成型，如机械零件，电工器材等；对造型简单的大尺寸制品，如浴盆、汽车部件等，适宜采用SMC大台面压机成型，亦可用手糊工艺生产小批量产品；对于压力管道及容器，则益用缠绕工艺；对于批量小的大尺寸制品，如船体外壳、大型储槽等常采用手糊、喷射工艺；对于板材和线性制品，可采用连续成

3、型工艺。下面简单介绍几种常用的成型工艺及设备：一、层压成型工艺及设备：层压工艺：指将浸有或涂有树脂的片材层叠，在加热加压条件下，固化、成型玻璃钢制品的一种成型工艺。起始于30年代，目前在航空、航天、汽车、船舶、电讯等工业广泛应用。层压成型工艺制品已经成为不可缺少的工程材料之一。主要产品有：玻璃布层压板、木质层压板、棉布层压板、纸质层压板、石棉纤维层压板、复合层压板等。它的工艺特点是生产的机械化、自动化程度较高；产品质量稳定；但一次性投资较大，适合于批量生产。主要应用范围：电绝缘部件；薄板适合于各领域；可用于制造齿轮、轴承、皮带轮等结构材料；用于飞机、汽车、船舶、电气工程等领域。下

4、料：通常用连续切割机裁剪。压制厚板时应将布裁的小一些。特别是布的纬向，纬纱收缩性较大，压制时会展开。裁小的比例应由经验和具体实验确定。不同性能胶布应分别堆放，例如：面层布、芯层布层压工艺参数：成型压力、温度、时间是三个最重要的工艺参数。成型压力根据树脂特性、板厚、树脂含量、流动度和升温速度确定。压制时间与树脂的固化速度、层压板的厚度、压制温度等有关。压制时间对制品的性能影响非常显著，压制时间对制品体积电阻系数，介质损耗角正切值，拉伸强度、吸水性能的影响多层压机的结构特点及工作过程多层压机的台面一般2500×1300mm，每层间距200mm。二、缠绕成型工艺及设备:缠绕工艺：将浸过

5、树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。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。缠绕工艺的发展方向：高性能材料和功能材料,主要用于高科技领域;军工使用转向民用；提高自动控制水平，提高生产效率；降低生产成本。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和预浸纱质量。因此，干法

6、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。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

7、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。　　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