復(fù)合材料制備的技術(shù)講義模壓成型實(shí)例

復(fù)合材料成型與加工技術(shù)1精選ppt課件第4章模壓制備技術(shù)4.1模壓制備技術(shù)的主要特點(diǎn)半干法或干法成型－采用模壓預(yù)浸料，工作環(huán)境好；金屬對(duì)模成型，能精確保證模壓制品的形狀和尺寸要求，且內(nèi)外表面光滑；加熱加壓成型，制品結(jié)構(gòu)致密，固化程度高；需要具備高加熱、高加壓設(shè)備－電熱板、液壓機(jī)等；機(jī)械化程度中等；為獲得高性能模壓制品，工藝控制條件較為復(fù)雜；適宜成型制品尺寸較小，但形狀相對(duì)復(fù)雜的制品－受設(shè)備尺寸所限；2精選ppt課件4.2模壓成型工藝的分類（按增強(qiáng)材料物態(tài)分）（1）纖維料模壓－短纖維預(yù)浸料（2）織物模壓－兩向、三向或多向織物預(yù)浸料（提高制品層間剪切強(qiáng)度，成本高）；（3）層壓模壓－預(yù)浸織物或氈，疊層鋪放（薄壁制品）；（4）碎布料模壓－預(yù)浸織物剪成碎布?jí)K（具有一定深度或厚度，形狀相對(duì)復(fù)雜的制品）；（5）SMC模壓－SMC模壓料片材；（6）預(yù)成型坯模壓－將短纖維制成與制品形狀和尺寸相似的預(yù)成型坯，在放入金屬模具時(shí)加入樹脂；3精選ppt課件4.3模壓成型工藝過程（1）模壓工藝流程冷模具模具預(yù)熱涂脫模劑嵌件放置加模壓料合模排氣保壓固化脫模模具清理模壓料計(jì)量、預(yù)熱或預(yù)壓后處理4精選ppt課件②模具預(yù)熱目的模具溫度與物料預(yù)熱溫度基本相同，因此兩者之間不會(huì)產(chǎn)生溫度差；降低模壓壓力，減少對(duì)型腔的磨損，延長(zhǎng)模具的使用壽命；縮短固化周期，提高生產(chǎn)效率。①模壓料預(yù)熱目的提高物料流動(dòng)性，可預(yù)壓成型，便于裝模；去除物料中大部分的水分和揮發(fā)物，提高制品性能；降低模壓壓力，減少對(duì)型腔的磨損，延長(zhǎng)模具的使用壽命；壓制溫度（℃）預(yù)熱情況沖擊強(qiáng)度（kJ/m2）彎曲強(qiáng)度（MPa）馬丁耐熱（℃）24h吸水率（％）175未預(yù)熱989.8100100預(yù)熱10910.711074190未預(yù)熱11110.3101.761預(yù)熱11811.5124.350預(yù)熱對(duì)線型酚醛模壓料制品性能的影響5精選ppt課件③模壓料的計(jì)量物料量直接影響制品的尺寸精度，量過多，模具無(wú)法閉合，制品增厚；量過少，可能無(wú)法壓制出所要求的形狀或制品不致密。目前對(duì)模壓料的計(jì)量普遍的做法是預(yù)先對(duì)模具尺寸進(jìn)行粗略的估算，然后通過試壓，通過性能試驗(yàn)考核，找出相對(duì)合適的裝料量。裝料量等于模壓料制品的密度×制品的體積，再加上3－5％的揮發(fā)物、毛刺等損耗。制品的體積粗略估算法：ⅰ、形狀、尺寸簡(jiǎn)化法：將復(fù)雜形狀的制品憑經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)化成一系列的標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀，同時(shí)將尺寸也作相應(yīng)變更后再進(jìn)行計(jì)算。ⅱ、密度比較法：當(dāng)模壓料制品有相對(duì)應(yīng)的金屬或其它材料零件時(shí)。6精選ppt課件ⅲ、鑄型比較法先在成型制品的金屬模具中，用樹脂、石蠟等鑄型材料，鑄成制品形狀并稱其質(zhì)量，再按鑄型材料的質(zhì)量及密度與模壓料密度比較，求出模壓料制品質(zhì)量。④排氣在模具閉合后，再將模具開啟一段時(shí)間，以排除模內(nèi)的空氣、水氣及揮發(fā)物。排氣一定要在物料尚未塑化時(shí)完成。排氣可以縮短固化時(shí)間，提高制品的力學(xué)性能和電性能。⑤保壓時(shí)間樹脂在模內(nèi)固化的過程始終處于高溫高壓之下，從開始升溫、加壓到固化至降溫、降壓所需要的時(shí)間或稱為保持溫度和壓力的時(shí)間。根據(jù)樹脂性能制定適當(dāng)?shù)谋簳r(shí)間，過長(zhǎng)過短均不適宜。過長(zhǎng)，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，使樹脂交聯(lián)過大，導(dǎo)致物料收縮過大，密度增加，樹脂與填料間產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使制品破裂；過短，導(dǎo)致樹脂固化不完全，降低制品性能，同時(shí)制品在脫模后會(huì)繼續(xù)收縮而出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象。7精選ppt課件保壓時(shí)間10min保壓時(shí)間7min保壓時(shí)間5min0246810變形/mm

12010080604020制品熱變形溫度與保持時(shí)間的關(guān)系曲線變形溫度/℃⑥后處理目的保證制品固化完全；消除制品的熱應(yīng)力；8精選ppt課件4.4液壓機(jī)（模壓設(shè)備）9精選ppt課件4.5模壓工藝參數(shù)確定模壓工藝參數(shù)：將模壓料壓制成合格制品所需要的適宜外部條件（溫度、壓力、時(shí)間），在生產(chǎn)上稱為壓制制度，包含溫度制度和壓力制度。（1）溫度制度：包括裝模溫度、升溫速度、最高模壓溫度和恒溫、降溫及后固化溫度等。裝模溫度：模壓料的揮發(fā)物含量高，不溶性樹脂含量低時(shí)，裝模溫度低，反之則高；升溫速度：由裝模溫度到最高壓制溫度的升溫速率。對(duì)快速模壓，裝模溫度＝壓制溫度，無(wú)升溫速度；慢速模壓，應(yīng)選擇適宜的升溫速度。最高模壓溫度：主要依樹脂放熱曲線確定。編號(hào)固化過程峰始溫度（℃）峰頂溫度（℃）結(jié)束溫度（℃）180145185280145175380145178480145180平均8014518010精選ppt課件（2）壓力制度：包括成型壓力、加壓時(shí)機(jī)、放氣等成型壓力：其作用是克服模壓料的內(nèi)摩擦及物料與模腔間的外摩擦，使物料充滿模腔；克服物料揮發(fā)物的抵抗力及壓緊制品以保證精確的形狀和尺寸。成型壓力決定因素：模壓料的種類及質(zhì)量指標(biāo)；制品結(jié)構(gòu)形狀尺寸；薄壁制品大于厚壁制品；圓柱形制品大于圓錐形制品；制品結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。成型壓力高，有利于制品質(zhì)量提高。但過大的成型壓力，容易損傷纖維降低制品強(qiáng)度。模壓料名稱成型壓力（Mpa）鎂酚醛預(yù)混料28.8-49環(huán)氧酚醛模壓料14.7-28.8環(huán)氧模壓料4.9-19.6聚酯料團(tuán)一般制品0.7-4.9復(fù)雜制品4.9-9.8片狀模塑料特種低壓成型料0.7-2.0一般制品2.5-4.9復(fù)雜深凹制品4.9-14.7幾種模壓料的成型壓力11精選ppt課件加壓時(shí)機(jī)：其作用是克服模壓料的內(nèi)摩擦及物料與模腔間的外摩擦，使物料充滿模腔；克服物料揮發(fā)物的抵抗力及壓緊制品以保證精確的形狀和尺寸。模壓料鎂酚醛模壓料氨酚醛模壓料環(huán)氧酚醛模壓料小制品中制品大制品加壓時(shí)機(jī)合模10－50s在成型溫度下加壓。多次抬模放氣反復(fù)充模在80－90℃裝模后經(jīng)30－90min在105±2℃下一次加全壓。80－90℃裝模后約20－40min在105±2℃下一次加全壓。60－70℃裝模后約60－90min在90－105℃下一次加全壓。80－90℃裝模后約90－120min在90－105℃下一次加全壓。幾種常用模壓料的加壓時(shí)機(jī)12精選ppt課件實(shí)例1高速公路防眩板模壓成型（SMC）13精選ppt課件1、高速公路防眩板主要功能防止夜間行駛的車輛因車燈眩目而引起意外事故。2、防眩板的生產(chǎn)工藝原理將一定量的模壓料裝入模具后，在一定的溫度和壓力下模壓料塑化、流動(dòng)并充滿模腔。同時(shí)，模壓料發(fā)生交聯(lián)團(tuán)化反應(yīng)，形成三維體型結(jié)構(gòu)而得到預(yù)期的制品。在整個(gè)壓制過程中，加壓、賦形、保溫等過程都依靠被加熱的模具的閉合而實(shí)現(xiàn)。14精選ppt課件3、防眩板的工藝制度

（1）模壓成型工藝有3個(gè)主要參數(shù)，即成型壓力、壓制溫度和保溫時(shí)間。

成型壓力的作用是克服物料中揮發(fā)物所產(chǎn)生的蒸汽壓，避免制品產(chǎn)生氣泡、結(jié)構(gòu)疏散等缺陷，同時(shí)增加物料的流動(dòng)性，便于物料充滿模腔的各個(gè)部位，使制品的結(jié)構(gòu)密實(shí)，機(jī)械強(qiáng)度得到提高。

壓制溫度的作用是促進(jìn)模壓料塑化和固化。

保溫時(shí)間的作用是使制品充分固化并消除內(nèi)應(yīng)力。這3個(gè)參數(shù)的選擇與模壓料、制品性能、制品結(jié)構(gòu)和形狀以及生產(chǎn)效率有很大的關(guān)系。（2）模壓工藝參數(shù)的主要影響因素模壓料的流動(dòng)性對(duì)工藝參數(shù)的選定有很大的影響。如果模壓料的流動(dòng)性好，則可采用較低的成型壓力和溫度，也易成型結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的制品；相反，若模壓料的流動(dòng)性差，則應(yīng)相應(yīng)地提高成型壓力和溫度，也不易成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品。因此，應(yīng)根據(jù)模壓料的流動(dòng)性能來(lái)選定合適的工藝參數(shù)。15精選ppt課件（3）防眩板模壓工藝參數(shù)的確定

防眩板各部位的厚度不一。根部厚度最大，為10mm。兩邊厚度次之，為6mm。中間厚度最薄，僅為3mm。制品屬薄壁結(jié)構(gòu)，形狀較為復(fù)雜。當(dāng)防眩板用鐵架、螺栓固定豎立后，作為一種懸臂梁受力構(gòu)件，要求制品具有較好的抗折強(qiáng)度和彈性，以滿足使用要求。從制品性能、結(jié)構(gòu)和形狀要求來(lái)看，采用較大的成型壓力和較高的成型溫度是較理想的。壓力大，溫度高，有利于提高制品的強(qiáng)度，且容易成型薄壁制品。模溫高，與固化放熱峰的溫差就大，制品的表面質(zhì)量較好?？紤]到模壓料的性能與生產(chǎn)效率，合適的保溫時(shí)間是非常重要的。保溫時(shí)間太短，制品有可能固化不完全；保溫時(shí)間過長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。①成型壓力，20±2MPa；②壓制溫度，上下模均為150±5°C；③保溫時(shí)間，4min。16精選ppt課件4、防眩板的工藝流程備料壓制脫模定型磨邊打孔檢驗(yàn)包裝入庫(kù)備料工序分3個(gè)步驟，即切料、稱料、疊料。切料：注意模壓料中是否有分層、白紗、干料等問題，如嚴(yán)重時(shí)應(yīng)剔除。稱料：要準(zhǔn)確，過多則會(huì)造成原材料的浪費(fèi)，過少則會(huì)引起缺料。疊料：應(yīng)將料疊成長(zhǎng)條形，薄膜要撕盡，料塊之間應(yīng)盡量壓緊，以防夾帶大量氣體。疊好的料放在切料臺(tái)上，用薄膜覆蓋好待用，防止苯乙烯大量揮發(fā)，并防止對(duì)料造成污染。17精選ppt課件壓制包括4個(gè)步驟：加料、加壓、卸壓、排氣、保溫。加料：形式保持一致，加料位置要合理。加壓：時(shí)機(jī)要適當(dāng)，迅速加壓至成型壓力。卸壓、排氣：重復(fù)4次，排除模壓料中的揮發(fā)份所產(chǎn)生的蒸汽以及夾帶的空氣，以避免缺料。砂眼等缺陷的產(chǎn)生。保溫：時(shí)間4min，以提高制品的固化程度和表面質(zhì)量，消除內(nèi)應(yīng)力。18精選ppt課件

保溫后開模取出產(chǎn)品，檢查制品有無(wú)異?，F(xiàn)象，如需加以調(diào)整，清理模具并涂抹脫模劑。待產(chǎn)品冷卻后，用鐵銼除去制品四周的飛邊、毛刺。檢查制品是否有缺料、砂眼、裂紋、翹曲變形等缺陷，檢查制品的外觀、形狀是否符合要求。其方式是逐塊檢查。產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)合格后即可包裝入庫(kù)。包裝時(shí)以10塊板為一單位，板與板之間應(yīng)頭尾錯(cuò)開，用包裝帶緊好，整齊堆放。19精選ppt課件實(shí)例2火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管耐熱內(nèi)襯模壓成型20精選ppt課件1、耐熱內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）內(nèi)襯高寬比相差不大，結(jié)構(gòu)外形較復(fù)雜；（2）內(nèi)襯中空，有一定的深度和厚度；（3）耐熱性強(qiáng)，不能存在缺陷；2、選用模壓成型的優(yōu)勢(shì)（1）內(nèi)襯結(jié)構(gòu)外形適合；（2）制造量較多；（3）對(duì)制品的密度和內(nèi)形有嚴(yán)格要求；21精選ppt課件3、耐熱內(nèi)襯材料選擇

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的典型使用環(huán)境是工作溫度高、使用時(shí)間短、氣流沖刷強(qiáng)。為防止噴管內(nèi)的熱量迅速傳遞到火箭外殼而致使其失效，需選用隔熱效果好、耐瞬時(shí)燒蝕性強(qiáng)的材料。增強(qiáng)材料：高硅氧玻璃纖維布、3k碳纖維布－預(yù)浸后剪裁成碎布片樹脂基體：616＃氨酚醛樹脂材料產(chǎn)地主要性能指標(biāo)616＃氨酚醛北京251廠游離酚（%）固體含量（%）粘度（Pa·s）11.2298.09%7.820.26#高硅氧布陜西玻璃纖維總廠SiO2含量（%）徑向強(qiáng)力（N/mm）緯向強(qiáng)力（N/mm）≥96486/25292/253K碳纖維布吉林碳素纖維廠含碳量（%）徑向強(qiáng)力（N/mm）緯向強(qiáng)力（N/mm）≥92800/25600/25火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管耐熱內(nèi)襯原材料性能指標(biāo)22精選ppt課件4、預(yù)浸料的狀態(tài)參數(shù)揮發(fā)分含量/%樹脂含量/%不溶性樹脂含量/%凝膠時(shí)間/sec4.7241.25.2112（150℃）5、工藝流程高硅氧布烘干膠液配置定量浸膠室溫晾干冷藏待用模具預(yù)熱裝模，初始?jí)毫Τ尚蛪毫?，保?h脫模，修整預(yù)浸料預(yù)熱預(yù)浸料制備制品制備23精選ppt課件6、模壓工藝參數(shù)確定（根據(jù)樹脂的放熱曲線）616＃氨酚醛樹脂DTA曲線特征溫度編號(hào)固化過程峰始溫度/℃峰頂溫度/℃結(jié)束溫度/℃187145180289147180385143180490148180平均88146180

裝模溫度為90℃，升溫速度30℃/h，120℃時(shí)保溫1h，最高模壓溫度180℃，保溫時(shí)間2h，初始?jí)毫?0MPa，加壓時(shí)機(jī)定為120℃時(shí)加壓。24精選ppt課件7、燒蝕試驗(yàn)（1）燒蝕實(shí)驗(yàn)條件氣體表壓/MpaO2C2H20.40.095氣體流量/l·s-1O2C2H20.420.31噴嘴直徑/mm2燒蝕距離/