復(fù)合材料基體固化成型工藝綜述

復(fù)合材料基體固化成型工藝綜述摘要：近些年來(lái)，隨著科技的不斷更新進(jìn)步，傳統(tǒng)材料的施工技術(shù)越來(lái)越適應(yīng)不了人們的生活標(biāo)準(zhǔn)，而人們的生產(chǎn)生活又少不了材料的支持，因此，人們逐漸的開始投入到復(fù)合材料的技術(shù)更新方向上來(lái)。復(fù)合材料的工藝技術(shù)的前提就是復(fù)合材料成型工藝技術(shù)。這篇文章論述了復(fù)合材料的基本概念，分析了復(fù)合材料的工藝技術(shù)以及操作特點(diǎn)、理念和實(shí)際應(yīng)用，并對(duì)復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展方向做了未來(lái)期望，以期為工藝方法的更新優(yōu)化提供必要的參考。關(guān)鍵詞：熱塑性；熱固性；復(fù)合材料；成型工藝刖言復(fù)合材料通常是由各種成分元素的材料組合形成，如此一來(lái)，能把多種材料各種功能特性進(jìn)行調(diào)整組合，改善材料的使用性能。各類型材料既能確保自身的獨(dú)立性，又能彼此補(bǔ)充、揚(yáng)長(zhǎng)避短，一舉兩得。復(fù)合材料的成型技術(shù)目前已有幾十項(xiàng)，然而它比以往的材料有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，然而也正因這些復(fù)雜的操作技術(shù)，導(dǎo)致復(fù)合材料的經(jīng)費(fèi)支出過(guò)高，其生產(chǎn)存在一定的技術(shù)困難。因此我們要研究探討復(fù)合材料的成型工藝技術(shù)。一、 復(fù)合材料的概念及其特點(diǎn)1.1復(fù)合材料的概念I(lǐng)SO針對(duì)復(fù)合材料研究出了以下概念：復(fù)合材料通常是由以上兩種甚至超過(guò)兩種元素的材料物質(zhì)組成的，涉及到兩種不同的材料。一類是基體材料，另一類是增強(qiáng)體材料。并且基體材料一般屬于金屬材料或者非金屬材料，而增強(qiáng)體材料一般的是碳纖維、石棉纖維和玻璃纖維這三類。1.2復(fù)合材料的特點(diǎn)復(fù)合材料結(jié)合材料的各種組成元素不同而引起性能上的不同，然而其也存在一個(gè)共性，如：復(fù)合材料配比都要人工配合進(jìn)行；復(fù)合材料能夠把不同的普通材料的各種性能進(jìn)行優(yōu)化重組，能夠確保其具有不同的優(yōu)良性能；能夠結(jié)合實(shí)際需要研究成不同種類形狀的各色產(chǎn)品，也減少了多種重復(fù)的復(fù)雜工序；能夠針對(duì)性的對(duì)相關(guān)材料，由其實(shí)際需要對(duì)材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和深加工等等。二、 復(fù)合材料的工藝方法復(fù)合材料一般有兩類：熱塑性復(fù)合材料和熱固性復(fù)合材料。2.1熱塑性復(fù)合材料的工藝方法2.1.1注射成型工藝注射成型工藝通常是熱塑性復(fù)合材料使用的最常見的生產(chǎn)技術(shù)，其主要特點(diǎn)是成型期短、產(chǎn)品精確性嚴(yán)格、能源的損耗少，然而這種工藝技術(shù)對(duì)模具設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，這點(diǎn)需要我們盡快解決。2.1.2擠出成型工藝常用的不僅有注射成型工藝，還有的就是擠出成型工藝了，這種工藝技術(shù)的操作效率也很高，然而其與注射成型工藝不區(qū)別在于，其對(duì)設(shè)備和技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不高，要注意的是其生產(chǎn)期間要連續(xù)，不能間斷。2.1.3拉擠成型工藝?yán)瓟D成型工藝中要重視的就是增強(qiáng)材料，通常是被浸過(guò)膠的預(yù)浸紗、預(yù)浸帶或者沒被浸過(guò)膠的纖維或者纖維帶。預(yù)浸紗或者纖維帶一般是利用拉力作用，借助成型模最終成型。在模中固化以后，會(huì)成型出各種長(zhǎng)度類型的復(fù)合材料。2.1.4纏繞成型工藝?yán)p繞成型工藝的工作水平都較高，成本經(jīng)濟(jì)低廉。然而其要有大量的資金支持，對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，對(duì)加工的材料也有明確要求，比如表面有凹陷的制品要避免利用纏繞工藝。其增強(qiáng)材料大多是被浸過(guò)膠的預(yù)浸紗、預(yù)浸帶。2.2熱固性復(fù)合材料的工藝方法2.2.1手糊成型工藝手糊成型工藝是最原始的研制復(fù)合材料的工藝技術(shù)，簡(jiǎn)言之，也是最簡(jiǎn)易的操作工藝。其研制流程如下：現(xiàn)將樹脂混合物均勻涂抹在模具上，再在樹脂混合物上鋪設(shè)一層纖維化物，之后再進(jìn)行擠壓織物，排出氣泡并且浸膠充分后，一次又一次的涂樹脂混合物和纖維化物的工作，直到滿足了復(fù)合材料的預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)厚度為宜，加固成型之后脫模就能實(shí)現(xiàn)所需要的復(fù)合材料了。2.2.2噴射成型工藝噴射成型工藝要科學(xué)運(yùn)用噴槍技術(shù)，其在制造期間通常是要把樹脂和玻璃纖維的混合物，通過(guò)噴槍注射到模具上，再利用固化程序進(jìn)行加工成型出需要的形狀。2.2.3袋壓成型工藝把手糊的材料置于塑料袋（聚乙烯或聚乙烯醇）或者橡膠帶中，利用擠壓塑料袋或橡膠帶的方式來(lái)進(jìn)行固化，形成最終的復(fù)合材料。其在加工期間要通過(guò)連續(xù)的添加材料，來(lái)避免固化時(shí)由于熱脹冷縮而導(dǎo)致龜裂情況的出現(xiàn)，提升制品的耐熱性和光滑程度。三、 復(fù)合材料工藝方法的特性3.1復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)在研制出各種比例和鋪層種類的基體材料與增強(qiáng)體材料的基礎(chǔ)上，能夠規(guī)劃出各式各樣的符合用戶實(shí)際需求的功能性復(fù)合材料。研究出的復(fù)合材料能夠節(jié)省材料、減少成本支出。生產(chǎn)者結(jié)合實(shí)際需要選擇對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)材料和增強(qiáng)體材料來(lái)開展工藝設(shè)計(jì)，確保資源能夠科學(xué)合理的得到使用。3.2復(fù)合材料具有高強(qiáng)度復(fù)合材料的比強(qiáng)度通常較高，比強(qiáng)度一般是強(qiáng)度與密度的最佳比值，特別是碳纖維復(fù)合材料和有機(jī)纖維復(fù)合材料的比強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)盡顯。比強(qiáng)度值較大，其強(qiáng)度就隨之較大，質(zhì)量越輕。這對(duì)于航天航空這些精確性高和強(qiáng)度大的領(lǐng)域有積極意義。3.3復(fù)合材料通常有良好的安全性復(fù)合材料利用不同性質(zhì)材料的復(fù)合，促使其具備更完善安全性能。比如，纖維復(fù)合材料的基體中存在著海量的獨(dú)立纖維，就算在實(shí)際操作期間出現(xiàn)超負(fù)荷的情況，小量的纖維出現(xiàn)斷裂情況也不會(huì)對(duì)整體造成嚴(yán)重影響，與此同時(shí)會(huì)有更多性能完好的纖維來(lái)共同承載超負(fù)荷的壓力，因此，復(fù)合材料的安全性有足夠的保障。3.4復(fù)合材料電性能高在研制復(fù)合材料期間，適量增加一些性能優(yōu)質(zhì)的電性能的基體材料、增強(qiáng)體材料和輔助材料，就能夠把復(fù)合材料研制出導(dǎo)電材料或者絕緣材料，選擇性很強(qiáng)。導(dǎo)電材料能夠投入到一些電氣設(shè)備之中，而絕緣材料能夠應(yīng)用到冶金和化工領(lǐng)域之中。四、 復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前，復(fù)合材料在很多行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛推行應(yīng)用。特別是航空航天領(lǐng)域、能源技術(shù)、電子工業(yè)等方面，復(fù)合材料發(fā)揮著不能替代的作用。其發(fā)展空間廣闊，逐漸引起了國(guó)內(nèi)外各界重視。國(guó)外的復(fù)合材料成型工藝還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)內(nèi)，其復(fù)合材料大多都滿足實(shí)用功能并且全面投入使用，我國(guó)就更要適應(yīng)國(guó)外先進(jìn)的復(fù)合材料成型工藝技術(shù)的步伐，改善當(dāng)前在碳纖維和芳綸纖維中面臨的問(wèn)題，研究出高性能的樹脂基體。五、 熱塑性復(fù)合材料的連接技術(shù)方法1、 鉚接。其采用的鉚釘大多是利用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制成，用拉擠棒研制的通常是性能良好的材料。工作期間，鉚釘加熱到能夠進(jìn)行加壓塑變的合適溫度，鉚釘與鉚孔徑能夠達(dá)到相配無(wú)縫。用金屬螺栓亦可。鉚接的優(yōu)勢(shì)資源：抗沖性較強(qiáng)、抗電化學(xué)腐蝕性好，價(jià)格經(jīng)濟(jì)合理。2、 焊接。熱塑性復(fù)合材料的焊接解決措施，一般是把被連接材料的兩個(gè)焊接面進(jìn)行加熱融化、加壓，進(jìn)而成為一體。3、 焊接管件。通常有直接對(duì)接和補(bǔ)強(qiáng)對(duì)接兩種方式。其優(yōu)勢(shì)在于：操作期間方法簡(jiǎn)易、對(duì)接后強(qiáng)度高韌性好、不易出現(xiàn)斷裂。不足在于：制作經(jīng)費(fèi)高昂、工藝操作標(biāo)準(zhǔn)高。4、 纏繞焊接。利用手工或機(jī)械把預(yù)浸帶沿焊接縫實(shí)施纏繞期間，把對(duì)接焊點(diǎn)進(jìn)行加熱熔融，確保接觸點(diǎn)與備連接件能夠?qū)诱忱畏€(wěn)固。此種方法科學(xué)實(shí)用，被連接材料的材質(zhì)性能不易發(fā)生變化。不足在于：焊接期間易發(fā)生加熱不均衡情況。5、 薄板超聲焊接。通常是在被連接處，利用超聲波采取加熱焊接，其連接強(qiáng)度合適，效果顯著。六、 結(jié)語(yǔ)復(fù)合材料目前在很多領(lǐng)域被大力推行和運(yùn)用，在我國(guó)雖大規(guī)模推廣的時(shí)間不久，然而在日積月累的努力下也取得了良好效果，對(duì)我國(guó)的航天領(lǐng)域、工業(yè)方面更新進(jìn)步有著難以言喻的積極作用。相信在后期，在我國(guó)科技的更新進(jìn)步下，復(fù)合材料的成型工藝技術(shù)也有全面的提升。復(fù)合材料的優(yōu)化發(fā)展一定要在原來(lái)的性能的基礎(chǔ)上成為性能與成本的均衡發(fā)展。我國(guó)技術(shù)興起的晚，但也獲得了良好的效果，在軍事方面和民用方面有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑢?shí)現(xiàn)復(fù)合材料的經(jīng)濟(jì)成本低是當(dāng)前要明確改善的重要問(wèn)題。參考文獻(xiàn)：馮兆行.熱塑性纖維混雜紡織復(fù)合材料的研究.浙