五邑大学复合材料成形1课件

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1、第6章复合材料成形6.1复合材料成形的工艺特点6.2树脂基复合材料的成形方法6.1复合材料成形的工艺特点复合材料的组成（1）树脂基复合材料（polymer-matrixcomposites,PMCs）以树脂为基体，以纤维为增强材料复合而成。基体材料一般采用热固性树脂和热塑性树脂。增强纤维材料主要有，玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。（2）金属基复合材料（metalmatrixcomposites，MMCs）的金属基体一般为铝合金、镁合金和钛合金，增强材料一般是硼纤维、碳纤维碳化硅纤维、氧化铝纤维等。（3）陶瓷基复合材料（ceramicmatrixcomposites，CMCs）的基体

2、主要以结构陶瓷为主，例如氧化铝、碳化硅、碳化硅等，增强材料一般选用晶须、颗粒或纤维。复合材料(compositematerials)因其本身的结构特性，成形工艺呈现出以下特点：（1）材料性能具有可设计性复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组成，可以通过改变材料组成、含量、排列方式等改变材料性能。（2）材料制备与制品成形同时完成复合材料的制备过程通常就是其制品的成形过程，特别对于形状复杂的大型制品可以实现一次整体成形。（3）复合材料成形时的界面作用复合材料的界面层使增强材料与基体形成一个整体，并通过它传递应力。影响界面形成的主要因素有基体与增强材料的相容性和润湿性等。6.2树脂

3、基复合材料的成形方法树脂基复合材料的构件性能与制造工艺密切相关，按树脂基体的性质，可分为热塑性树脂基复合材料和热固性树脂基复合材料两类，其中又以热固性树脂基复合材料更为常用。树脂基复合材料的成形方法很多，主要有手糊成形、喷射成形、模压成形、缠绕成形、拉挤成形、注射成形等。手糊成形(handlay-upmolding)先在模具表面涂一层脱模剂，然后涂刷含有固化剂的树脂混合料,再铺上裁剪好的纤维织物，再重复这个过程，直至所需厚度。然后进行固化、脱模、修整和检验，得到所需的制品，如图5-32所示。2、喷射成形(spraylay-upmolding)喷射成形是一种半机械化手糊成形方法，利

4、用喷枪将短纤维和树脂同时喷射到模具上，再经压实、固化得到制品。如图5-33所示3.模压成形(compressingmolding)将定量的树脂与增强材料的混合料放入金属模具中，通过加热、加压，使树脂塑化和熔融流动充满模具型腔，经固化后获得复合材料制品。6.3复合材料制品的结构工艺性由于复合材料成形有其独特的工艺特点，故其制品的结构设计与单一材料相比有许多不同之处。以纤维增强复合材料为例，其制品结构设计时应遵循以下原则：1.纤维的分布应满足承载要求2.构件弯折处应采用圆角过渡3.尽量采用整体结构4.采用刚性较好的结构6.4工程实例—汽车轮胎的制造外胎是一个环形的外壳，它使轮胎具有一

5、定的外形尺寸，以阻止内胎在充气时变形及维持一定内压，并保护内胎，使之在行驶时免受损伤。帘线-橡胶复合结构外胎由帘布层、缓冲层、胎面胶和胎圈构成。汽车轮胎制造的工艺过程主要包括：原材料加工、配料、生胶塑炼、胶料混炼、挤出成品胶部件、帘布压延与裁断、缓冲层制造、钢圈制造、轮胎成形、硫化和检验。马牌轮胎米其林轮胎1.原材料加工生胶在塑炼之前须将胶块置于温度为50~70C的烘房支架上加温软化，以便于切割与塑炼加工，同时还能降低胶块的含水量。2.配料按照生产配方要求，将各种原材料包括橡胶和各种配合剂进行称量，以供给后续的塑炼、混炼工序。3.塑炼天然橡胶通常用密闭式炼胶机塑炼。现在的合成橡

6、胶，如丁苯橡胶和聚丁二烯橡胶，不需要塑炼，可直接进行混炼。4.混炼将碳黑、天然/合成橡胶、油、添加剂、促进剂等原材料混合到一起，在密炼机里进行加工，使各种配合剂完全均匀地分散在生胶中，生产出“胶料”。5.轮胎部件制造（1）挤出半成品胶部件：将胶料通过传送机被喂进挤出机头，从而挤出不同的半成品胶部件：胎面、胎侧/子口和三角胶条等。（2）帘布压延：将尼龙或聚酯的原材料帘线穿过压延机，在帘线的两面都挂上一层较薄的胶料，所制得的成品为帘布。（3）帘布裁断：根据施工要求，帘布将被裁断成适用的宽度和角度，并接好接头。（4）带束层成形。（5）钢圈制造6.轮胎成形工序轮胎成形就是将帘布、胎圈、包

7、布、胎面等所有半成品部件，按照材料布置图在成形机上组装成生胎。7.硫化生胎在模具里经过适当的时间以及适宜的条件硫化成轮胎成品。目前，最广泛使用的是利用饱和蒸汽和过热的水加热的硫化方法。