復(fù)合材料工藝與設(shè)備復(fù)習(xí)

1、0 常用的增強(qiáng)材料0 常用的樹脂基體（包括熱塑性、熱固性）0 常用的成型工藝典型的液體成型：樹脂傳遞模塑（RTM）、樹脂膜滲透（RFI）、VARTM VARI、SCRIMPRLI典型的熱固性樹脂成型：模壓、噴射、 RTM RIM、拉擠、纏繞一典型的熱塑性成型：擠出、 GMT LFT、注射0 工藝流程及其特點(diǎn)0 成型工藝參數(shù)及其控制CM復(fù)合材料FRP纖維增強(qiáng)塑料FRTP 纖維增強(qiáng)熱塑性塑料SMC 片狀模塑料DMC 團(tuán)狀模塑料BMC 塊狀模塑料RTM 樹脂傳遞模塑RIM 反應(yīng)注射模塑RRIM 增強(qiáng)反應(yīng)注射模塑GMT 熱塑性片狀模塑料AS AS 樹脂，丙烯腈苯乙烯共聚物CM是指由兩種或兩種以上的不同

2、材料，通過一定的工藝復(fù)合而成的，性能優(yōu)于原單一材料的多相固體材料。高性能：高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、低密度、輕質(zhì)高強(qiáng)、力學(xué)性能好、耐熱性好、介電性能好 。 有些熱防護(hù)功能、透波功能、吸波功能、阻尼功能等。高性能樹脂基復(fù)合材料的制備：1）選材好，選用耐熱性能、力學(xué)性能好的樹脂基體；2）選材好，選用力學(xué)性能比較好的碳纖維或者高性能的玻璃纖維；3）成型方法要選擇合適；4）關(guān)鍵的成型設(shè)備要選擇好；5）成型工藝控制好，通過優(yōu)化成型工藝條件，可以大幅提升材料性能。第三章夾層結(jié)構(gòu)由高強(qiáng)度的蒙皮（表層）與輕質(zhì)芯材組成的一種結(jié)構(gòu)材料。彌補(bǔ)玻璃鋼彈性模量低、剛度差的不足。在同樣承載能力下，大大減輕結(jié)構(gòu)的自重。加芯材

3、的目的：維持兩面板之間的距離，使夾層面板截面的慣矩和彎曲剛度增大。優(yōu)缺點(diǎn)泡沫：質(zhì)量輕、剛度大、保溫隔熱性能好、強(qiáng)度不高蜂窩：質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、剛度大 /應(yīng)用：構(gòu)件尺寸較大、強(qiáng)度要求較高的部件波板：制作簡(jiǎn)單，節(jié)省材料，但不適用于曲面形狀的制品，質(zhì)量輕、剛度大。第四章模壓成型 什么是模壓？ 將一定量的模壓料放入金屬對(duì)模中，在一定溫度、壓力作用下，固化成型制 品的方法。加熱加壓的作用：使模壓料塑化、流動(dòng)，充滿空腔，并使樹脂發(fā)生固化反應(yīng)模壓料的工藝性：流動(dòng)性、收縮性、壓縮性。流動(dòng)性。在一定溫度和壓力下模壓料充滿模腔的能力。如流動(dòng)性好，可用較低成型溫度、 壓力，較容易成型復(fù)雜制品。過大，會(huì)導(dǎo)致樹脂流失或纖

4、維局部聚集，制品性能下降。過 小，物料不能充滿模腔或局部缺料，無法成型。成型壓力T,剪切速率T,流動(dòng)性T。在較低溫度范圍內(nèi)TT,刀流動(dòng)性T, T繼續(xù)升高，流動(dòng)性J o在開始一段時(shí)間內(nèi) t T ,流動(dòng)性T ,繼續(xù)延長(zhǎng) t,流動(dòng)性J o分子結(jié)構(gòu)壓縮性原材料、模具結(jié)構(gòu)和制品形狀、成型工藝條件 模壓料的組成：短纖維增強(qiáng)材料、樹脂基體材料、輔助材料控制：樹脂溶液濃度，纖維長(zhǎng)度，浸漬時(shí)間，烘干條件制備：預(yù)混、預(yù)浸，浸氈法與質(zhì)量控制 短纖維模壓料質(zhì)量控制指標(biāo)：樹脂含量；揮發(fā)物含量；不溶性樹脂含量SMC®本組成：不飽和聚酯樹脂、增稠劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、低收縮添加劑、填料、內(nèi)脫模劑、著色劑等混合物浸漬

5、短切玻纖粗紗或玻纖氈，兩表面加上保護(hù)膜（聚乙烯或聚丙烯薄膜）形成的片狀模壓成型材料。SMC勺增稠、低收縮作用、SMC生產(chǎn)工藝：樹脂糊制備，上糊操作，纖維切割沉降、浸漬、 稠化及其控制、模壓工藝參數(shù)第六章層壓成型膠布制備工藝 參數(shù)：膠液粘度、浸膠時(shí)間、烘干溫度與時(shí)間、牽引張力干燥：1）表面氣化階段，表面氣化速度決定干燥速度，隨周圍介質(zhì)濃度增加而減小。2）內(nèi)部擴(kuò)散階段，內(nèi)部擴(kuò)散速度大小決定了膠布干燥速度的快慢。物料層厚度、結(jié) 構(gòu)對(duì)干燥速度有很大影響。采用較低溫度到較高溫度的干燥過程原因：保證使樹脂 不過早的由A階轉(zhuǎn)變?yōu)锽階，使干燥過程能很好地按表面氣化來控制，充分地將物料 內(nèi)的揮發(fā)物排除，同時(shí)使部

6、分樹脂緩慢均勻地由A階段轉(zhuǎn)變?yōu)锽階段。層壓工藝：將浸有或涂有樹脂的片材按照產(chǎn)品形狀和尺寸進(jìn)行剪裁、疊加后，放入兩 個(gè)拋光的金屬模具之間，在加熱加壓條件下，固化成型玻璃鋼制品的一種成型工藝。/預(yù)浸膠布制備、膠布裁剪、疊合、熱壓、冷卻、脫模、加工、后處理等工序參數(shù): 成型壓力、溫度、時(shí)間升溫示意圖預(yù)熱階段，從室溫到開始顯著反應(yīng)時(shí)的溫度。目的是使膠布中的樹脂熔化，使揮發(fā)物跑掉，熔融樹脂進(jìn)一步浸漬玻璃布，壓力為全壓的1/31/2。中間保溫階段，作用是使膠布在較低的反應(yīng)速度下進(jìn)行固化。升溫階段，作用在于逐步提高反應(yīng)溫度，加速固化反應(yīng)速度。 熱壓保溫階段，作用在于使樹脂獲得充分固化。冷卻階段，在保壓的情況

7、下，采用自然冷卻或強(qiáng) 制冷卻到室溫，而后去除壓力取出制品。第七章 纏繞成型：將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維或布帶，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后 固化脫模成為復(fù)合材料制品的工藝過程。纖維纏繞特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：規(guī)整度和精度高，制品比強(qiáng)度和比模量高，質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn) 效率高、材料成本低。缺點(diǎn)：設(shè)備投資費(fèi)用大，只有批量生產(chǎn)時(shí)才可能降低成本分類：干法：制品質(zhì)量穩(wěn)定；纏繞速度快；纏繞設(shè)備清潔，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好；預(yù)浸設(shè)備投資大。濕法：不需要預(yù)浸漬設(shè)備，設(shè)備投資少；對(duì)材料要求不嚴(yán)，便于選材； 紗片質(zhì)量不易控制和檢驗(yàn)； 張力不易控制；膠液中存在大量溶劑，固化時(shí)易產(chǎn)生氣泡; 浸膠輻、張力輻等要經(jīng)常維護(hù)刷洗。半干：與濕法相比，增

8、加了烘干工序，除去了溶劑。與干法相比，無需整套的預(yù)浸設(shè)備，縮短了烘干時(shí)間，使纏繞過程可在室溫下 進(jìn)行。提高了制品質(zhì)量。纏繞方法（環(huán)向纏繞、縱向、螺旋）、影響纏繞性能的因素 （原材料性能及纏繞線型、 纏繞張力）、制造方法；工藝控制1根據(jù)產(chǎn)品使用和設(shè)計(jì)要求、技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)造型、纏繞線型和芯模設(shè)計(jì)；2選擇原材料；3產(chǎn)品強(qiáng)度要求、原材料性能及纏繞線型進(jìn)行纏繞層數(shù)計(jì)算；4根據(jù)選定的原材料和工藝方法，確定工藝流程及工藝參數(shù);5根據(jù)纏繞線型選定纏繞設(shè)備，或?yàn)槔p繞設(shè)備設(shè)計(jì)提供參數(shù)。第九章拉擠成型拉擠成型特點(diǎn)：1）自動(dòng)化、連續(xù)化生產(chǎn)工藝 2）生產(chǎn)效率高，可多模多件3）拉擠制品中纖維含量可高達(dá) 80% ,

9、浸膠在張力下進(jìn)行，能充分發(fā)揮連續(xù)纖維的力學(xué)性能，產(chǎn)品強(qiáng)度高4）制品縱、橫向強(qiáng)度可任意調(diào)整，可以滿足不同力學(xué)性能制品的使用要求5）制品性能穩(wěn)定可靠，波動(dòng)范圍在土 5 %之內(nèi)6）原材料利用率在 95 %以上，廢品率低 7）不能利用非連續(xù)增強(qiáng)材料 8）產(chǎn)品形狀單調(diào)，只能生產(chǎn)線形型材（非變截面制品），橫向強(qiáng)度 分類：臥式拉擠成型：間歇式、連續(xù)式。立式、工藝流程；纖維區(qū)、浸漬、預(yù)成型、固化、拉拔選定樹脂配方體系璃定樹脂體系的固化溫府區(qū)間 工藝控制：工藝參數(shù)：模腔溫度、樹脂溫度、模腔壓力、樹脂粘度、固化速度、固化 程度、牽引張力及速度、紗團(tuán)數(shù)量第十章熱壓罐成型 熱壓罐成型特點(diǎn)：罐內(nèi)壓力均勻、空氣溫度均勻，

10、適用范圍廣，成型工藝溫度可靠。 投貫大，成本局。 組成：罐體、控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、氣體產(chǎn)生系統(tǒng)、真空系統(tǒng) 分類：真空袋、壓力袋、雙真空袋成型制備方法；1預(yù)浸料一制備方法樹脂膠液（溶劑混合）-R一階展鞫脂-熱熔樹脂（加熱混合）濕法（溶液漫漬法）B 一階直接熱滿法段樹脂干法（熱熔法）膠膜壓延法樹脂體系的配置預(yù)浸料制備方法第十一章擠出成型一擠出成型特點(diǎn).單螺稈擠出機(jī)主要是靠機(jī)頭壓力產(chǎn)生均質(zhì)熔體，雙螺桿擠出機(jī)完全是靠螺桿作用使樹脂充分塑化，并與纖維均勻復(fù)合、因此，它除具有排氣式單螺桿擠出造粒的優(yōu)點(diǎn)外，比單螺桿擠出機(jī)更有效地?cái)D出造粒和利用松散物料。、分類、擠出成型制備方法、影響擠出成型性能的因素：基體樹

11、脂、纖維含量、纖維 質(zhì)量。用纖維增強(qiáng)后，其性能有很大提高纖維直徑越細(xì)，強(qiáng)度越高 纖維越長(zhǎng)，制品強(qiáng)度越高纖維分散越均勻，機(jī)械強(qiáng)度和熱性能就越好1、模壓/層壓，溫度制度和壓力制度的確定溫度制度：裝模溫度、升溫速度、最高模壓溫度、恒溫時(shí)間、降溫速度、后固化溫 度（模壓料揮發(fā)物含量高，不熔性樹脂含量低時(shí)，裝模溫度應(yīng)較低，反之裝模溫度應(yīng)較 高。厚度。樹脂的放熱曲線。反應(yīng)固化時(shí)間（模壓料白種類），熱量傳遞的時(shí)間（模壓料的種類制品結(jié)構(gòu)尺寸、加熱裝置的熱效率、環(huán)境溫度）壓力制度：成型壓力、加壓時(shí)機(jī)、放氣充模等（模壓料的種類、質(zhì)量指標(biāo)，制品的 結(jié)構(gòu)形狀尺寸。確定加壓時(shí)機(jī)：a經(jīng)驗(yàn)，樹脂拉絲時(shí)；b溫度指示，近凝膠溫

12、度（DSC測(cè)定）；c在大量氣體放出之前。快速壓制）加溫的作用：增加分子熱運(yùn)動(dòng)和分子間化學(xué)反應(yīng)的能力，促使樹脂塑化和固化。2、纏繞成型對(duì)增強(qiáng)材料的要求：1）航空和航天制品多選用性能優(yōu)異價(jià)格昂貴的碳纖維和芳綸纖維，民用產(chǎn)品多選用連續(xù)玻璃纖維 2）滿足制品的性能要求 3）纖維都必須進(jìn)行表面 處理4）樹脂浸漬性好，浸透速度快5）各股纖維張力均勻 6）成帶性好，不起毛，不斷頭。3、真空輔助成型工藝的特點(diǎn)：衍生自RTML匚藝，基本特點(diǎn)與 RTMF目同；樹脂流動(dòng)由真空壓力驅(qū)動(dòng)；僅需半面模具，另一面為真空袋；制品一面光滑；低成本工裝設(shè)備；模具通常需要 加熱固化樹脂，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，機(jī)械化、自動(dòng)化程度低；制品力學(xué)

13、性能較高，缺陷少；適合 制造大型，超大型部件4、熱塑性樹脂基復(fù)合材料擠出成型的特點(diǎn)：螺稈擠出機(jī)主要是靠機(jī)頭壓力產(chǎn)生均質(zhì)熔體，雙螺桿擠出機(jī)完全是靠螺桿作用使樹脂充分 塑化，并與纖維均勻復(fù)合。因此，它除具有排氣式單螺桿擠出造粒的優(yōu)點(diǎn)外，比單螺桿擠 出機(jī)更有效地?cái)D出造粒和利用松散物料。5、FRP注射成型過程：預(yù)浸漬料加入料筒，適當(dāng)加溫加壓，當(dāng)物料運(yùn)動(dòng)到噴嘴時(shí)，粘度應(yīng)達(dá)到最低值，并被迅速 注入模腔。在熱壓作用下固化定型，然后開模取出制品。6、層壓制品的收縮因素：原材料、模具結(jié)構(gòu)和制品形狀、成型工藝條件的影響7、熱壓罐成型工藝的特點(diǎn)：罐內(nèi)壓力均勻、空氣溫度均勻，適用范圍廣，成型工藝溫度可靠。投資大，成本

14、高。8、模壓成型工藝對(duì)樹脂的要求：有良好的流動(dòng)特性，在室溫常壓下處于固體或半固體狀態(tài)（不沾手），在壓制條件下具有一定的流動(dòng)性，使模壓料能均勻地充滿壓模模腔；適宜的固化速度，在固化時(shí)副產(chǎn)物少，體積收縮率小，工藝性好（如粘度易調(diào)，與各種溶劑互溶性好，易脫模等）；滿足模壓制品特定的性能要求9、簡(jiǎn)述GMTM料特性及優(yōu)點(diǎn)：高機(jī)械性能和低密度，設(shè)計(jì)自由，循環(huán)時(shí)間短，可回收，抗化學(xué)和抗腐蝕能力強(qiáng)，很好的 振動(dòng)性能，優(yōu)秀的抗裂紋生長(zhǎng)能力，低溫沖擊下無大面積破裂，吸能效果顯著10、闡述長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑料在線模壓成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：在線模壓成型工藝是以化工材料和增強(qiáng)纖維直接成型生產(chǎn)最終制品，省卻半成品制造11、試分析V

15、ARI成型工藝對(duì)樹脂的要求：1）黏度低，便于浸漬 2）足夠長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)黏度不變，有利于浸透、排氣 3）可在較低溫度下完 全固化4）固化時(shí)無需額外壓力，只需真空壓力5）具有良好的力學(xué)性能，滿足結(jié)構(gòu)使用要求6）具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，滿足耐熱要求。12、低收縮、高強(qiáng)度復(fù)合材料線材 /板材/管復(fù)合材料成型工藝管：手糊，拉擠，纏繞，層壓板材：層壓13、低收縮添加劑的作用機(jī)理樹脂受熱時(shí)膨脹，熱固性樹脂與熱塑性樹脂的固化時(shí)間不同，熱固性樹脂首先聚合固化，其在熱塑性樹脂的熱膨脹壓力下不能收縮；待溫度下降時(shí)，熱塑性樹脂固化收縮， 而周圍的熱固性樹脂已固化定型，使得熱塑性樹脂只能在局部收縮造成微孔，而不會(huì)使整體收

16、縮變形。14、低粘度樹脂增稠的辦法；增稠速度與樹脂酸值成比例。酸值愈高，增稠效果愈明顯。增稠劑活性愈高，增稠效果愈 好，所以隔絕空氣。微量水分對(duì)增稠初期，可提高增稠速度。升溫，降低增稠前粘度，但 可增快增稠速度15、高粘度樹脂降粘的辦法；稀釋劑、降粘劑16、MgO CaO對(duì)SMC勺增稠機(jī)理。1）金屬氧化物或氫氧化物與聚酯端基-COOHft行酸堿反應(yīng)，生成堿式鹽。堿式鹽之間或與聚酯之間進(jìn)一步脫水使分子量成倍增加。MgO和MgOH的堿式鹽不進(jìn)行此脫水反應(yīng)，CaO和CaOH堿式鹽可繼續(xù)進(jìn)行此脫水反應(yīng)。2）堿式鹽與聚酯分子中的酯基（氧原子）以配位鍵形成絡(luò)合物。 聚酯的分子量成倍提高，粘度上升而增稠。一

17、階段的反應(yīng)對(duì)于達(dá)到熟化粘度的時(shí)間有決定意義，是分子質(zhì)量提 高和絡(luò)合反應(yīng)的基礎(chǔ)。二階段反應(yīng)對(duì)于加速稠化，提高最終熟化粘度有重要作用。樹脂基材料缺點(diǎn)：粘度不適宜；浸潤(rùn)性不好；分子質(zhì)量分布、環(huán)氧值、酸值、揮發(fā)分含量等不合要求；含有雜質(zhì)等不飽和樹脂優(yōu)缺點(diǎn)：常溫固化，常壓成型。顏色淺，透光性好。價(jià)格低。固化收縮率大，強(qiáng)度低環(huán)氧樹脂的優(yōu)缺點(diǎn)：1）粘結(jié)力強(qiáng)2）固化收縮小，制品尺寸穩(wěn)定性好3）電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性能好4）固化物機(jī)械強(qiáng)度高 5）樹脂保存期長(zhǎng)，可制成 B階樹脂，有良好制造預(yù)浸漬制品的特性。缺點(diǎn)：1）價(jià)格較高2）粘度大（指雙酚A型），一般不適合噴射成型 3）固化時(shí)間比聚酯長(zhǎng)，必須加熱 4）固化劑毒

18、性大不飽和樹脂（固化劑）苯乙烯手糊：纖維增強(qiáng)材料和樹脂膠液在模具上鋪覆成型，室溫（或加熱）、無壓（或低壓）條件下固化，脫模成制品的工藝方法。優(yōu)點(diǎn)：1）不受尺寸、形狀的限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)；2）設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、設(shè)備折舊費(fèi)低，成本低； 3）工藝簡(jiǎn)單；4）可在任意部位增補(bǔ)增強(qiáng)材料，易滿足產(chǎn)品設(shè)1t要求；5）產(chǎn)品樹脂含量高，耐腐蝕性能好 1）生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)衛(wèi)生條件差2）產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性差 3）產(chǎn)品力學(xué)性能較低。做管子的方法哪些手糊、拉擠 擠出 纏繞板材大概工藝流程（樹脂+增強(qiáng)材料）固化n兌模后處理hi檢驗(yàn)r制品手糊成型工藝流程溫度制度：裝模溫度、升溫速度、最高模壓溫度、恒溫時(shí)間、降溫速度、后固化溫度 壓力制度：成型壓力、加壓時(shí)機(jī)、放氣重模等溫度制度+壓力制度=> 成型做高性能復(fù)合材料 ppt什么是高性能第三章夾層結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)概述3.1幾種類型：泡沫、蜂窩、波板第四章模壓成型工藝性：流動(dòng)性、收縮率、壓縮性 4.2流動(dòng)性如好，低成型溫度，但內(nèi)應(yīng)（大還是?。┘尤氲褪湛s率劑短纖維SMC增稠 熱固性的樹脂 預(yù)聚熱塑性加大分子 增稠劑溫度制度如何獲得？1)儀器的。2)壓力制度第六章層壓膠布的制備工藝A階一B階層壓工藝真空輔助工藝 VARI工藝流程：準(zhǔn)備模具，噴涂膠衣，材料鋪放、封裝、抽真