帽形薄壁梁的鋪層設(shè)計(jì)及制造工藝

1、目錄1復(fù)材簡(jiǎn)介11.1復(fù)合材料介紹11.2復(fù)合材料帽形梁的介紹21.3復(fù)合材料定義及分類2 1.3.1定義2 1.3.2分類3 1.3.2.1按增強(qiáng)材料形態(tài)分為以下三類3 1.3.2.2按基體材料分類3 1.3.2.3按材料作用分類3 1.3.3復(fù)合材料的基本特性4 1.3.4復(fù)合材料的其他性能42 復(fù)合材料帽型薄壁梁材料的選取52.1帽型梁零件原材料材料選擇5 2.1.2增強(qiáng)材料的選擇8 2.1.3輔助材料的選擇102.2模具結(jié)構(gòu)與材料13 2.2.1模具結(jié)構(gòu)13 2.2.2模具材料的選取132.3玻璃鋼高級(jí)模具15 2.3.1模具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t15 2.3.2玻璃鋼高級(jí)模具檢驗(yàn)要求15 2.3.

2、3玻璃鋼高級(jí)模具材料選擇152.4玻璃鋼高級(jí)模具的制造工藝16 2.4.1過渡母模的制造16 2.4.2玻璃鋼模具（GFRP)的翻制16 2.4.3模具表面處理17 2.4.4模具表面質(zhì)量檢測(cè)173帽型薄壁梁工藝制造173.1帽型薄壁梁的成型方法173.2鋪層設(shè)計(jì)的要求183.3制品層數(shù)的計(jì)算193.4鋪層控制193.5工藝流程20 3.5.1原材料準(zhǔn)備20 3.5.1.1膠液配制20 3.5.1.2增強(qiáng)材料準(zhǔn)備21 3.5.1.3膠衣糊準(zhǔn)備21 3.5.2糊制22 3.5.3具體鋪層23 3.5.4固化24 3.5.4.1真空袋熱壓罐固化24 3.5.4.2固化的過程25 3.5.5脫模和修

3、整264、驗(yàn)收依據(jù)265、檢驗(yàn)265.1破壞性檢265.2無損檢驗(yàn)266.結(jié)論27 結(jié)束語29 謝 辭30 參考文獻(xiàn)31帽形薄壁梁的鋪層設(shè)計(jì)與制造工藝【摘要】復(fù)合材料薄壁梁能夠承受機(jī)身中拉壓和剪切載荷作用，其結(jié)構(gòu)的總體和局部剛度好，減少了應(yīng)力集中和釘孔對(duì)壁板截面積的削弱，在減重方面有很大優(yōu)勢(shì)。因此，研究復(fù)合材料薄壁梁的鋪層設(shè)計(jì)具有非常重要的意義和用途。本文提出了一種基于現(xiàn)代模型的復(fù)合材料薄壁梁鋪層設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了在壓減復(fù)合載荷作用下的帽形薄壁梁鋪層結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)。【關(guān)鍵詞】 復(fù)合材料 帽形薄壁梁 鋪層設(shè)計(jì) 制造工藝【 abstract 】 composite thin walled beams

4、 in modern aircraft has been more and more widely application.Of composite thin walled beams to withstand the fuselage in tension and compression and shear load, the structure of the general and local rigidity, reduces the stress concentration and the nail hole on the panel of the cross-sectional ar

5、ea of the undercut, has great advantage in weight loss.Therefore, study of composite thin walled beams design of covering layer has very important significance and use.This paper presents a method based on the modern model of the composite thin walled beams overlay design method, realized in Yajian

6、combined loads under the cap shaped thin walled beam layer structure and parameter design.【keywords】 Composite Cap shaped thin walled beam Layer design Manufacturing process1復(fù)材簡(jiǎn)介1.1復(fù)合材料介紹 復(fù)合材料作為最新發(fā)展起來的一大類新型材料，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了極大的推動(dòng)作用。對(duì)航空航天事業(yè)的影響尤為顯著。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是尖端科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，對(duì)材料的性能要求越來越高，因而對(duì)復(fù)合材料也提出了更高的要求 自從

7、先進(jìn)復(fù)合材料投入應(yīng)用以來，有三件值得一提的成果。第一件是美國全部用碳纖維復(fù)合材料制成一架八座商用飛機(jī)-里爾芳2100號(hào)，并試飛成功，這架飛機(jī)僅重567kg，它以結(jié)構(gòu)小巧重量輕而稱奇于世。第二件是采用大量先進(jìn)復(fù)合材料制成的哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)，這架航天飛機(jī)用碳纖維/環(huán)氧樹脂制作長(zhǎng)18.2m、寬4.6m的主貨艙門，用凱芙拉纖維/環(huán)氧樹脂制造各種壓力容器，用硼/鋁復(fù)合材料制造主機(jī)身隔框和翼梁，用碳/碳復(fù)合材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管和喉襯，發(fā)動(dòng)機(jī)組的傳力架全用硼纖維增強(qiáng)鈦合金復(fù)合材料制成，被覆在整個(gè)機(jī)身上的防熱瓦片是耐高溫的陶瓷基復(fù)合材料。在這架代表近代最尖端技術(shù)成果的航天收音機(jī)上使用了樹脂、金屬和陶瓷基復(fù)合

8、材料。第三件是在波音-767大型客機(jī)上使用了先進(jìn)復(fù)合材料作為主承力結(jié)構(gòu)，這架可載80人的客運(yùn)飛機(jī)使用碳纖維、有機(jī)纖維、玻璃纖維增強(qiáng)樹脂以及各種混雜纖維的復(fù)合材料制造了機(jī)翼前緣、壓力容器、引擎罩等構(gòu)件，不僅使收音機(jī)結(jié)構(gòu)重量減輕，還提高了飛機(jī)的各種飛行性能。 從當(dāng)前的復(fù)合材料應(yīng)用來看，航空復(fù)合材料具備以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：在材料方面，飛主承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用高韌性復(fù)合材料；在工藝方面，呈現(xiàn)出以熱壓罐工藝為主，積極開發(fā)液體成型工藝及其他低成本成型工藝的態(tài)勢(shì)，對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件的制造綜合考慮性能，成本因機(jī)設(shè)計(jì)理念的廣泛認(rèn)知，復(fù)合材料已逐漸在主承力結(jié)構(gòu)上站穩(wěn)了腳跟。復(fù)合材料在主承力結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用技術(shù)是體現(xiàn)航空復(fù)合材料水

9、平及應(yīng)用程度的重要標(biāo)志。近代工程結(jié)構(gòu)，特別是航空航天結(jié)構(gòu)的飛速發(fā)展，迫切需要盡可能的減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量和節(jié)省材料，同時(shí)又能滿足結(jié)構(gòu)的安全可靠和使用性能的要求。因此，復(fù)合材料薄壁梁越來越多地被航天結(jié)構(gòu)所采用，這種結(jié)構(gòu)比普通的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)進(jìn)一步減輕了結(jié)構(gòu)質(zhì)量。為了合理地運(yùn)用這種結(jié)構(gòu)形式，對(duì)于復(fù)合材料薄壁構(gòu)件的分析計(jì)算已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。1.2復(fù)合材料帽形梁的介紹 先進(jìn)復(fù)合材料帽形梁是復(fù)合材料薄殼梁結(jié)構(gòu)中最常采用的一種梁的形式。復(fù)合材料薄壁梁可認(rèn)為是由復(fù)合材料板條組成的構(gòu)件，由于復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，制成的薄壁梁更能充分發(fā)揮材料的效能。 復(fù)合材料帽形薄壁梁在復(fù)合材料薄殼加梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。

10、這種結(jié)構(gòu)形式的面板主要受面內(nèi)力作用，面板的鋪層情況受內(nèi)力的情況而定。它的設(shè)計(jì)不但要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括剛度、強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，還要考慮工藝設(shè)計(jì)。采用經(jīng)典層合板理論，合理設(shè)計(jì)單向板的鋪層，減少制造過程中殘余應(yīng)力帶來的復(fù)合材料帽形薄壁梁的翹曲，縮口的變形。 本文進(jìn)行了復(fù)合材料薄壁梁的分析和設(shè)計(jì)。零件如圖1所示 圖1 帽型薄壁梁1.3復(fù)合材料定義及分類1.3.1定義復(fù)合材料(composite materials)是由兩種或兩種以上不同的材料，在宏觀尺度上復(fù)合而成的一種完全不同于其組成材料的新型材料。復(fù)合材料的定義包括以下四個(gè)方面：它包含兩種或兩種以上物理上不同并可用機(jī)械方法分離的材料；它可以通過將幾種分離的

11、材料混合在一起而制成?；旌系姆椒ㄊ牵谌藶榭刂葡聦⒁环N材料分散在其他材料之中，使其達(dá)到最佳性能；復(fù)合后的性能優(yōu)于各單獨(dú)的組成材料，并在某些方面可能具有組成材料所沒有的獨(dú)特性能；通過選取不同的組成材料、改變組成材料的含量與分布等微結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以改變復(fù)合材料的性能，即材料性能具有可設(shè)計(jì)性并擁有最大的設(shè)計(jì)自由度。 復(fù)合材料的組成材料稱為組分材料。組分材料分為兩部分：一部分為連續(xù)相即基體(matrix)，起到黏結(jié)增強(qiáng)體予以賦形并傳遞應(yīng)力和增韌作用：另一部分為分散相即增強(qiáng)體(reinforcedbody)，承擔(dān)結(jié)構(gòu)的各種工作載荷。增強(qiáng)體分為纖維(fibre)：連續(xù)纖維、短切纖維、晶須；顆粒：微米顆粒與納

12、米顆粒；片材：人工晶片與天然片狀物?；w主要分為有機(jī)聚合物、金屬、陶瓷、水泥和碳(石墨)等。構(gòu)造出的復(fù)合材料，能改善的性能主要有強(qiáng)度、剛度、疲勞壽命、耐高溫性、耐腐蝕性、耐磨性、吸引性、質(zhì)量、抗振性、導(dǎo)熱性、絕熱性、隔聲性等。當(dāng)然，上述各種性能不可能同時(shí)都有所改善，工程實(shí)際中也不存在這樣的要求。1.3.2分類1.3.2.1按增強(qiáng)材料形態(tài)分為以下三類、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料： a.連續(xù)纖維復(fù)合材料：作為分散相的長(zhǎng)纖維的兩個(gè)端點(diǎn)都位于復(fù)合材料的邊界處； b.非連續(xù)纖維復(fù)合材料：短纖維、晶須無規(guī)則地分散在基體材料中；、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料：微小顆粒狀增強(qiáng)材料分散在基體中；、板狀增強(qiáng)體、編織復(fù)合材料：以平面二維

13、或立體三維物為增強(qiáng)材料與基體復(fù)合而成。其他增強(qiáng)體：層疊、骨架、涂層、片狀、天然增強(qiáng)體 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料分為以下五種： 玻璃纖維復(fù)合材料； 碳纖維復(fù)合材料； 有機(jī)纖維（芳香族聚酰胺纖維、芳香族聚酯纖維、聚烯烴纖維等）復(fù)合材料； 金屬纖維（如鎢絲、不銹鋼絲等）復(fù)合材料； 陶瓷纖維（如氧化鋁纖維、碳化硅纖維、硼纖維等）復(fù)合材料。1.3.2.2按基體材料分類（1）聚合物基復(fù)合材料：以有機(jī)聚合物（主要為熱固性樹脂、熱塑性樹脂及橡膠）為基體制成的復(fù)合材料；（2）金屬基復(fù)合材料：以金屬為基體制成的復(fù)合材料，如鋁基復(fù)合材料、鈦基復(fù)合材料等；（3）無機(jī)非金屬基復(fù)合材料：以陶瓷材料（也包括玻璃和水泥)為基體制成的

14、復(fù)合材料。1.3.2.3按材料作用分類 （1）結(jié)構(gòu)復(fù)合材料：用于制造受力構(gòu)件的復(fù)合材料； （2）功能復(fù)合材料：具有各種特殊性能（如阻尼、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、換能、摩擦、屏蔽等）的復(fù)合材料。此外，還有同志復(fù)合材料和異質(zhì)復(fù)合材料。增強(qiáng)材料和集體材料屬于同種物質(zhì)的復(fù)合材料為同質(zhì)復(fù)合材料。1.3.3復(fù)合材料的基本特性（1）復(fù)合材料是由多相材料復(fù)合而成，其共同的特點(diǎn)是： 可綜合發(fā)揮各種組成材料的優(yōu)點(diǎn)，使一種材料具有多種性能，具有天然材料所沒有的性能。例如，玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧基復(fù)合材料，既具有類似鋼材的強(qiáng)度，又具有塑料的介電性能和耐腐蝕性能。 可按對(duì)材料性能的需要進(jìn)行材料的設(shè)計(jì)和制造。例如，針對(duì)方向性材料強(qiáng)度的設(shè)計(jì)

15、，針對(duì)某種介質(zhì)耐腐蝕性能的設(shè)計(jì)等?？芍瞥伤璧娜我庑螤畹漠a(chǎn)品，可避免多次加工工序。例如，可避免金屬產(chǎn)品的鑄模、切削、磨光等工序。（2）復(fù)合材料最大的特性是可設(shè)計(jì)性好：它可以根據(jù)不同的用途要求，靈活地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，具有很好的可設(shè)計(jì)性。 對(duì)于結(jié)構(gòu)件來說，可以根據(jù)受力情況合理布置增強(qiáng)材料，達(dá)到節(jié)約材料、減輕質(zhì)量的目的。 對(duì)于有耐腐蝕性能要求的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)可以選用耐腐蝕性能好的基體樹脂和增強(qiáng)材料； 對(duì)于其他一些性能要求，如介電性能、耐熱性能等，都可以方便地通過選擇合適的原材料來滿足要求。復(fù)合材料良好的可設(shè)計(jì)性還可以最大限度地克服其彈性模量、層間剪切強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。1.3.4復(fù)合材料的其他性能 輕質(zhì)高強(qiáng)，

16、比強(qiáng)度和比剛度高，例如，普通碳鋼的密度為7.8 g/cm3。玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的密度為1.52.0 g/cm3，只有普通碳鋼的1/41/5，比鋁合金還要輕1/左右，而機(jī)械強(qiáng)度卻能超過普通碳鋼的水平。 電性能好，例如，玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)良的電絕緣性能，并且在高頻下仍能保持良好的介電性能，因此可作為高性能電機(jī)、電器的絕緣材料； 耐腐蝕性能好，聚合物基復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐酸性能、耐海水性能、也能耐堿、鹽和有機(jī)溶劑。 熱性能良好，玻璃纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，是一種優(yōu)良的絕熱材料；金屬基和陶瓷基復(fù)合材料能在較高的溫度下長(zhǎng)期使用，但是聚合物基復(fù)合材料不能在高溫

17、下長(zhǎng)期使用，即使耐高溫的聚酰亞胺基復(fù)合材料，其長(zhǎng)期工作溫度也只能在300 左右。 工藝性能優(yōu)良，能滿足各種類型制品的制造需要 彈性模量好，碳纖維等高模量纖維作為增強(qiáng)材料可以提高復(fù)合材料的彈性模量 防老化現(xiàn)象好， 抗疲勞性能好， 減振能力強(qiáng)，例如：用同樣尺寸和形狀的梁體進(jìn)行試驗(yàn)，金屬材料的梁9s才停止振動(dòng)，而碳纖維復(fù)合材料則只要2.5s，可見阻尼之高。2 復(fù)合材料帽型薄壁梁材料的選取2.1帽型梁零件原材料材料選擇復(fù)合材料的原材料，包括基體相和增強(qiáng)相的原材及添加劑?；w相材料指作為基體的各種聚合物，包括環(huán)氧樹脂、熱固性樹脂和熱塑性樹脂，增強(qiáng)相材料則是指各種纖維，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、高密度

18、聚乙烯纖維等。2.1.1基體材料的選擇（1）樹脂選擇環(huán)氧樹脂 環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物，除個(gè)別外，它們的相對(duì)分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。環(huán)氧樹脂的性能和特性:、 形式多樣。各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應(yīng)各種應(yīng)用對(duì)形式提出的要求，其范圍可以從極低的粘度到高熔點(diǎn)固體。、 固化方便。選用各種不同的固化劑，環(huán)氧樹脂體系幾乎可以在0180溫度范圍內(nèi)

19、固化。、 粘附力強(qiáng)。環(huán)氧樹脂分子鏈中固有的極性羥基和醚鍵的存在，使其對(duì)各種物質(zhì)具有很高的粘附力。環(huán)氧樹脂固化時(shí)的收縮性低，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，這也有助于提高粘附強(qiáng)度。、 收縮性低。環(huán)氧樹脂和所用的固化劑的反應(yīng)是通過直接加成反應(yīng)或樹脂分子中環(huán)氧基的開環(huán)聚合反應(yīng)來進(jìn)行的，沒有水或其它揮發(fā)性副產(chǎn)物放出。它們和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，在固化過程中顯示出很低的收縮性（小于2%）。、 力學(xué)性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的力學(xué)性能。、 電性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)良絕緣材料。、 化學(xué)穩(wěn)定性。通常，固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。像固化

20、環(huán)氧體系的其它性能一樣，化學(xué)穩(wěn)定性也取決于所選用的樹脂和固化劑。適當(dāng)?shù)剡x用環(huán)氧樹脂和固化劑，可以使其具有特殊的化學(xué)穩(wěn)定性能。、 尺寸穩(wěn)定性。上述的許多性能的綜合，使環(huán)氧樹脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。、 耐霉菌。固化的環(huán)氧樹脂體系耐大多數(shù)霉菌，可以在苛刻的熱帶條件下使用。（2）環(huán)氧樹脂的分類 根據(jù)分子結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂大體上可分為五大類：、 縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂、 縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂、 縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂、 線型脂肪族類環(huán)氧樹脂、 脂環(huán)族類環(huán)氧樹脂復(fù)合材料工業(yè)上使用量最大的環(huán)氧樹脂品種是上述第一類縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂，而其中又以二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂（簡(jiǎn)稱雙酚A型環(huán)氧樹脂）為主。其次是縮水

21、甘油胺類環(huán)氧樹脂。、 縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂是由含活潑氫的酚類或醇類與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的。、二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂 二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂是由二酚基丙烷與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成。工業(yè)二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂實(shí)際上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多數(shù)的分子是含有兩個(gè)環(huán)氧基端的線型結(jié)構(gòu)。少數(shù)分子可能支化，極少數(shù)分子終止的基團(tuán)是氯醇基團(tuán)而不是環(huán)氧基。因此環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基含量、氯含量等對(duì)樹脂的固化及固化物的性能有很大的影響。工業(yè)上作為樹脂的控制指標(biāo)如下：a環(huán)氧值。環(huán)氧值是鑒別環(huán)氧樹脂性質(zhì)的最主要的指標(biāo)，工業(yè)環(huán)氧樹脂型號(hào)就是按環(huán)氧值不同來區(qū)分的。環(huán)氧值是指每100g樹脂中所含環(huán)氧基的物質(zhì)的量

22、數(shù)。環(huán)氧值的倒數(shù)乘以100就稱之為環(huán)氧當(dāng)量。環(huán)氧當(dāng)量的含義是：含有1mol環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的克數(shù)。b無機(jī)氯含量。樹脂中的氯離子能與胺類固化劑起絡(luò)合作用而影響樹脂的固化，同時(shí)也影響固化樹脂的電性能，因此氯含量也環(huán)氧樹脂的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 c有機(jī)氯含量。樹脂中的有機(jī)氯含量標(biāo)志著分子中未起閉環(huán)反應(yīng)的那部分氯醇基團(tuán)的含量，它含量應(yīng)盡可能地降低，否則也要影響樹脂的固化及固化物的性能。d揮發(fā)分。e粘度或軟化點(diǎn)。 、酚醛多環(huán)氧樹脂 酚醛多環(huán)氧樹脂包括有苯酚甲醛型、鄰甲酚甲醛型多環(huán)氧樹脂，它與二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂相比，在線型分子中含有兩個(gè)以上的環(huán)氧基，因此固化后產(chǎn)物的交聯(lián)密度大，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、電

23、絕緣性、耐水性和耐腐蝕性。它們是由線型酚醛樹脂與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的。 、其它多羥基酚類縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂 這類樹脂中具有實(shí)用性的代表有：間苯二酚型環(huán)氧樹脂、間苯二酚-甲醛型環(huán)氧樹脂、四酚基乙烷型環(huán)氧樹脂和三羥苯基甲烷型環(huán)氧樹脂，這些多官能縮水甘油醚樹脂固化后具有高的熱變形溫度和剛性，可單獨(dú) 或者與通用E型樹脂共混，供作高性能復(fù)合材料（ACM）、印刷線路板等基體材料。 、脂族多元醇縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂 脂族多元醇縮水甘油醚分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的環(huán)氧基，這類樹脂絕大多數(shù)粘度很低；大多數(shù)是長(zhǎng)鏈線型分子，因此富有柔韌性。、其它類型環(huán)氧樹脂a縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂 縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂和二酚基丙烷

24、環(huán)氧化樹脂比較，它具有粘度低，使用工藝性好；反應(yīng)活性高；粘合力比通用環(huán)氧樹脂高，固化物力學(xué)性能好；電絕緣性好；耐氣候性好，并且具有良好的耐超低溫性，在超低溫條件下，仍具有比其它類型環(huán)氧樹脂高的粘結(jié)強(qiáng)度。有較好的表面光澤度，透光性、耐氣候性好。b縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂 這類樹脂的優(yōu)點(diǎn)是多官能度、環(huán)氧當(dāng)量高，交聯(lián)密度大，耐熱性顯著提高。上前國內(nèi)外已利用縮水甘油胺環(huán)氧樹脂優(yōu)越的粘接性和耐熱性，來制造碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料（CFRP）用于飛機(jī)二次結(jié)構(gòu)材料。c脂環(huán)族環(huán)氧樹脂 這類環(huán)氧樹脂是由脂環(huán)族烯烴的雙鍵經(jīng)環(huán)氧化而制得的，它們的分子結(jié)構(gòu)和二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂及其它環(huán)氧樹脂有很大差異，前者環(huán)氧基都直接連接在

25、脂環(huán)上，而后者的環(huán)氧基都是以環(huán)氧丙基醚連接在苯核或脂肪烴上。脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的固化物具有以下特點(diǎn)：較高的壓縮與拉伸強(qiáng)度；長(zhǎng)期暴置在高溫條件下仍能保持良好的力學(xué)性能；耐電弧性、耐紫外光老化性能及耐氣候性較好。d脂肪族環(huán)氧樹脂 這類環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)里不僅無苯核，也無脂環(huán)結(jié)構(gòu)。僅有脂肪鏈，環(huán)氧基與脂肪鏈相連。環(huán)氧化聚丁二烯樹脂固化后的強(qiáng)度、韌性、粘接性、耐正負(fù)溫度性能都良好。2.1.2增強(qiáng)材料的選擇碳纖維(carbon fiber,簡(jiǎn)稱CF),是一種由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料加熱至1500所形成的纖維狀，含碳量在95%以上的新型纖維材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,

26、是新一代增強(qiáng)纖維。他的比重不到鋼的1/4，比鋁還要輕，比強(qiáng)度是鐵的20倍。同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比，碳（石墨）纖維在物理性能上具有低密度、強(qiáng)度大、模量高、密度低、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、低電阻、高熱導(dǎo)、低熱膨脹、耐化學(xué)輻射等優(yōu)良特性，線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，可以稱為新材料之王。此外，還具有纖維的柔曲性和可編性，比強(qiáng)度和比模量?jī)?yōu)于其它纖維增強(qiáng)體。 碳纖維除了具有一般碳素材料的特性：耐高溫、耐磨擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，其外形有顯著的各向異性柔軟，可加工成各種織物，又由于比重小沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其比強(qiáng)度、比模量綜合指標(biāo)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。碳纖維還具有極好的

27、纖度纖度的表示法之一是9000米長(zhǎng)纖維的克數(shù)，一般僅約為19克，拉力高達(dá)300kg/mm2。目前幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多一系列的優(yōu)異性能，因此在旨度、剛度、重度、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，在要求高溫，化學(xué)穩(wěn)定性高的場(chǎng)合，碳纖維復(fù)合材料具備不可替代的仇勢(shì)。 （1）碳纖維的物理性質(zhì)如下：碳纖維的密度在1.52.0g/cm3之間，這除與原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要決定于炭化處理的溫度。一般經(jīng)過高溫(3000)石墨化處理，密度可達(dá)2.0g/cm3；碳纖維的熱膨脹系數(shù)與其它纖維不同，它有各向異性的特點(diǎn)。平行于纖維方向是負(fù)值(-0.72×10-6-0.90×10-6 K-1)，

28、而垂直于纖維方向是正值(32×10-622×10-6 K-1)； 碳纖維的比熱容一般為7.12×10-1KJ/(kg·K)。熱導(dǎo)率隨溫度升高而下降； 碳纖維的比電阻與纖維的類型有關(guān)，在25時(shí)，高模量為775ìÙ/cm，高強(qiáng)度碳纖維為1500ìÙ/cm。碳纖維的電動(dòng)勢(shì)為正值，而鋁合金的電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值。因此當(dāng)碳纖維復(fù)合材料與鋁合金組合應(yīng)用時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)腐蝕。 （2）碳纖維的化學(xué)性質(zhì)如下：碳纖維的化學(xué)性質(zhì)與碳相識(shí)，它除能被強(qiáng)氧化劑氧化外，對(duì)一般堿性是惰性的。在空氣中，溫度高于400時(shí)則出現(xiàn)明顯的氧化，生成CO與CO2。在不接

29、觸空氣和氧化劑時(shí)，碳纖維具有突出的耐熱性能，與其他材料相比，碳纖維要溫度高于1500時(shí)強(qiáng)度才開始下降，而其他材料的晶須性能也早已大大的下降。另外碳纖維還具有良好的耐低溫性能，如在液氮溫度下也不脆化，它還有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和減速中子等特性。表3-1 不同種類碳纖維的力學(xué)性能分類拉伸強(qiáng)度/GPa彈性模量/GPa高強(qiáng)度碳纖維2.94196高模量碳纖維2.74225中模量碳纖維1.96372耐火材料0.26392碳質(zhì)纖維1.18470石墨纖維0.9898 （3）碳（石墨）纖維的主要用途 宇航工業(yè) 用作導(dǎo)彈防熱及結(jié)構(gòu)材料如火箭噴管、鼻錐、大面積防熱層；衛(wèi)星構(gòu)架、天線、太陽能翼片底板、衛(wèi)

30、星-火箭結(jié)合部件；航天飛機(jī)機(jī)頭，機(jī)翼前緣和艙門等制件；哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的測(cè)量構(gòu)架，太陽能電池板和無線電天線。 航空工業(yè) 用作主承力結(jié)構(gòu)材料，如主翼、尾翼和機(jī)體；次承力構(gòu)件，如方向舵、起落架、副翼、擾流板、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、整流罩及座板等，此外還有C/C剎車片。 交通運(yùn)輸 用作汽車傳動(dòng)軸、板簧、構(gòu)架和剎車片等制件；船舶和海洋工程用作制造漁船、魚雷快艇、快艇和巡邏艇，以及賽艇的桅桿、航桿、殼體及劃水漿；海底電纜、潛水艇、雷達(dá)罩、深海油田的升降器和管道。 運(yùn)動(dòng)器材 用作網(wǎng)球、羽毛球、和壁球拍及桿、棒球、曲棍球和高爾夫球桿、自行車、賽艇、釣桿、滑雪板、雪車等。 土木建筑 幕墻、嵌板、間隔壁板、橋梁、架設(shè)跨度大的

31、管線、海水和水輪結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)筋、地板、窗框、管道、海洋浮桿、面狀發(fā)熱嵌板、抗震救災(zāi)用補(bǔ)強(qiáng)材料。 其它工業(yè) 化工用的防腐泵、閥、槽、罐；催化劑，吸附劑和密封制品等。生體和醫(yī)療器材如人造骨骼、牙齒、韌帶、X光機(jī)的床板和膠卷盒。編織機(jī)用的劍竿頭和劍竿防靜電刷。其它還有電磁屏蔽、電極度、音響、減磨、儲(chǔ)能及防靜電等材料也已獲得廣泛應(yīng)用。2.1.3輔助材料的選擇稀釋劑 為調(diào)節(jié)樹脂粘度，使用時(shí)需加入一定量的稀釋劑，同時(shí)也可增加填料用量。稀釋劑分活性稀釋劑和非活性稀釋劑兩類。非活性稀釋劑不參與固化反應(yīng)，盡起降低粘度作用，一般加入量為環(huán)氧樹脂質(zhì)量的5%15%，在樹脂固化時(shí)大部分逸出，從而增大了樹脂固化收縮率，降低

32、力學(xué)性能和熱變形溫度?；钚韵♂寗﹦t參與樹脂固化反應(yīng)，對(duì)樹脂固化后性能影響較小。但活性稀釋劑一般有毒性，使用時(shí)必須謹(jǐn)慎。填料 為了降低成本，改善樹脂基體性能（如收縮性，自熄性，耐磨性等），在樹脂中加入一些填料，主要有粘土，碳酸鈣，石墨，聚氯乙烯粉等各種性能填料。在糊制垂直或傾斜面層時(shí)，為避免“流膠”，可在樹脂中加入少量活性SiO2（稱觸變劑），由于其比表面積大，樹脂受到外力觸動(dòng)時(shí)才流動(dòng)，這樣在施工實(shí)際避免樹脂流失，又能保證制品質(zhì)量。固化劑 又名硬化劑、熟化劑或變定劑，是一類增進(jìn)或控制固化反應(yīng)的物質(zhì)或混合物。 樹脂固化是經(jīng)過縮合、閉環(huán)、加成或催化等化學(xué)反應(yīng)，使熱固性樹脂發(fā)生不可逆的變化過程，固化是

33、通過添加固化（交聯(lián)）劑來完成的。 環(huán)氧樹脂固化劑分類 a、堿性和酸性類固化劑：堿性類固化劑 包括脂肪族二胺和多胺、芳香族多胺、其它含氮化合物及改性脂肪胺。酸性類固化劑 包括有機(jī)酸、酸酐、和三氟化硼及其絡(luò)合物。 b、加成型和催化型固化劑：加成型固化劑 這類固化劑與環(huán)氧基發(fā)生加成反應(yīng)構(gòu)成固化產(chǎn)物一部分鏈段，并通過逐步聚合反應(yīng)使線型分子交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)分子，這類固化劑又稱瓜型固化劑。如一級(jí)胺、多元硫醇、多元酚、低分子聚酰胺、有機(jī)酸及酸酐和低縮合物固化劑等。催化型固化劑 這類固化劑僅對(duì)環(huán)氧樹脂發(fā)生引發(fā)作用，打開環(huán)氧基后，催化環(huán)氧樹脂本身聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生成以醚鍵為主要結(jié)構(gòu)的均聚物，而固化劑本身不產(chǎn)生交聯(lián)

34、反應(yīng)。如叔胺、咪唑、雙氰雙胺、三氟化硼絡(luò)合物、氯化亞錫、異辛酸亞錫及辛酸亞錫等。脫模劑 是一種用在兩個(gè)彼此易于粘著的物體表面的一個(gè)界面涂層，它可使物體表面易于脫離、光滑及潔凈。脫模劑用于玻璃纖維增強(qiáng)塑料、金屬壓鑄、聚氨酯泡沫和彈性體、注塑熱塑性塑料、真空發(fā)泡片材和擠壓型材等各種模壓操作中。在模壓中，有時(shí)其他塑料填加劑如增塑劑等會(huì)滲出到界面上，這時(shí)就需要一個(gè)表面脫除劑來除掉它。理論上，脫模劑應(yīng)當(dāng)具有較大的抗拉強(qiáng)度，以使它在與模壓樹脂經(jīng)常接觸時(shí)不容易磨光。特別是在樹脂中有磨砂礦物填料或玻璃纖維增強(qiáng)料時(shí)尤其如此。脫模劑應(yīng)有耐化學(xué)性，以便在與不同樹脂的化學(xué)成份（特別是苯乙烯和胺類）接觸時(shí)不被溶解。脫模

35、劑還應(yīng)具有耐熱及應(yīng)力性能，不易分解或磨損；脫模劑應(yīng)粘合到模具上而不轉(zhuǎn)移到被加工的制件上，以便不妨礙噴漆或其他二次加工操作。a、脫模劑類型及用途.按用法分類：內(nèi)脫模劑、外脫模劑；.按壽命分類：常規(guī)脫模劑、半永久脫模劑；.按形態(tài)分類：溶劑型脫模劑、水性脫模劑、無溶劑型脫模劑、粉末脫模劑、膏狀脫模劑b、按活性物質(zhì)分類：硅系列主要為硅氧烷化合物、硅油、硅樹脂甲基支鏈硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氫甲基硅油、硅脂、硅樹脂、硅橡膠、硅橡膠甲苯溶液、蠟系列植物、動(dòng)物、合成石蠟；微晶石蠟；聚乙烯蠟等。氟系列隔離性能最好，對(duì)模具污染小，但成本高聚四氟乙烯；氟樹脂粉末；氟樹脂涂料等表面活性劑系列金屬皂（陰離子性

36、）、EO、PO衍生物（非離子性）無機(jī)粉末系列滑石、云母、陶土、白粘土等其它含掩蔽劑的含水脫模劑：用掩蔽劑固定水分子耐久型脫模劑：硅油硅樹脂體系，800次以上多層復(fù)合型脫模劑：鹵代烴膜聚乙烯脫模劑聚乙烯醇脫模劑芳香族聚砜類脫模劑模具處理之脫模劑含鹵聚醚類脫模劑：降低蒸氣壓，提高分解溫度，不會(huì)引起帶電接觸羰烷基硅烷脫模劑：內(nèi)脫模，提高對(duì)水性油墨表面粘合性反應(yīng)型脫模劑：涂覆后自身進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)成膜，同時(shí)與模具表面粘著以上是一些有代表性的脫模劑，它們具有各自的特征，并可根據(jù)用途分別使用。例如，用來作為纖維粘著帶等的背面處理劑、剝離紙、防粘劑（電線桿、電話箱、招牌、標(biāo)志），防污染用（內(nèi)、外壁涂飾、車輛、路

37、障、路欄等）防止粘合劑周圍的余粘。c、脫模劑特點(diǎn)脫模性（潤(rùn)滑性）。形成均勻薄膜且形狀復(fù)雜的成形物時(shí)，尺寸精確無誤；脫模持續(xù)性好；成形物外觀表面光滑美觀，不因涂刷發(fā)粘的脫模劑而招致灰塵的粘著；二次加工性優(yōu)越。當(dāng)脫模劑轉(zhuǎn)移到成形物時(shí)，對(duì)電鍍、熱壓模、印刷、涂飾、粘合等加工物均無不良影響；易涂布性；耐熱性；耐污染性；成形好，生產(chǎn)效率高；穩(wěn)定性好。與配合劑及材料并用時(shí)，其物理、化學(xué)性能穩(wěn)定；不燃性，低氣味，低毒性；d、脫模劑性能理論上，脫模劑應(yīng)當(dāng)具有較大的抗拉強(qiáng)度，以使它在與模壓樹脂經(jīng)常接觸時(shí)不容易磨光。特別是在樹脂中有磨砂礦物填料或玻璃纖維增強(qiáng)料時(shí)尤其如此。脫模劑應(yīng)有耐化學(xué)性，以便在與不同樹脂的化學(xué)

38、成份（特別是苯乙烯和胺類）接觸時(shí)不被溶解。脫模劑還應(yīng)具有耐熱及應(yīng)力性能，不易分解或磨損；脫模劑應(yīng)粘合到模具上而不轉(zhuǎn)移到被加工的制件上，以便不妨礙噴漆或其他二次加工操作。脫模劑化學(xué)原理、極性化學(xué)鍵與模具表面通過相互作用形成具有再生力的吸附型薄膜；、聚硅氧烷中的硅氧鍵可視為弱偶極子（Si+-O-),當(dāng)脫模劑在模具表面鋪展成單子取向排列時(shí)，分子采取特有的伸展鏈構(gòu)型；、自由表面被烷基以密集堆積方式覆蓋，脫模能力隨烷基密度而遞增；但當(dāng)烷占有較大空間位阻時(shí)，伸展構(gòu)型受到限制，脫模能力又會(huì)降低；、脫模劑分子量大小和粘度也與脫模能力相關(guān)，分子量小時(shí)，鋪展性好，但耐熱能力差。脫模劑選擇與評(píng)價(jià)脫模劑的選擇常用的脫

39、模劑有無機(jī)物、有機(jī)物以及高聚物三類。無機(jī)脫模劑，如滑石粉、云母粉以及陶土、白粘土等為主要組分配置的復(fù)合物，主要用作橡膠加工中膠片、半成品防粘用隔離劑。有機(jī)脫模劑包括脂肪酸皂（鉀皂、鈉皂、銨皂、鋅皂等）、脂肪酸、石蠟、甘油、凡士林等。第三類脫模劑是高聚物，包括硅油、聚乙二醇、低分子量聚乙烯等，它們的脫模劑效率和熱穩(wěn)定性比有機(jī)物脫模劑好得多。脫模劑通常有粉狀、半固體和液體之分，粉狀和半固體可像蠟脂一樣用毛刷或手涂于模具表面。液體可用噴霧或毛刷等工具涂于模具表面，從而形成隔離膜。液體脫模劑以噴涂為佳。 綜上所述，脫模劑的選擇要點(diǎn)是：、脫模性優(yōu)良，對(duì)于噴霧脫模劑表面張力應(yīng)在1723 N/m之間。、具有

40、耐熱性，受熱不發(fā)生炭化分解。、化學(xué)性能穩(wěn)定，不與成型產(chǎn)品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。、不影響塑料的二次加工性能。、不腐蝕模具，不污染制品，氣味和毒性小。、外觀光滑美觀;、易涂布，生產(chǎn)效率高; e、脫模劑的復(fù)合使用為了得到良好的脫模效果和更加理想的制品，常常同時(shí)使用幾種脫模劑，這樣可以發(fā)揮多種脫模劑的綜合性能。本次選用外脫模劑。2.2模具結(jié)構(gòu)與材料2.2.1模具結(jié)構(gòu)模具分單模和對(duì)模兩類。單模又分陽模和陰模兩種，本文采用陰模（凹模）結(jié)構(gòu)。如圖2所示： 圖2，陰模結(jié)構(gòu) 陰模的優(yōu)點(diǎn)：使用陰模成型的制品外表面光滑且尺寸準(zhǔn)確。 可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成整體式或拼裝式，以保證復(fù)雜制品脫模便利。2.2.2模具材料的選取 適用于帽

41、型梁的模具材料有許多，以下是對(duì)幾種模具材料的介紹：（1）殷瓦合金鋼模具熱膨脹系數(shù)小，常溫下平均膨脹系數(shù)1.6×10-6/，且在室溫80230時(shí)比較穩(wěn)定。 強(qiáng)度、硬度不高，抗拉強(qiáng)度在590Mpa左右，屈服強(qiáng)度在410Mpa左右，布氏硬度在141HBS左右。 導(dǎo)熱系數(shù)低，為10W/m.K ，僅為45鋼導(dǎo)熱系數(shù)的1/4左右。 塑性、韌性、延伸率、斷面收縮率以及沖擊韌性都很高，延伸率 = 3045%，收縮率=5070%。沖擊韌性K=130-310 J/cm2。 殷瓦不能熱處理強(qiáng)化，其特性與奧氏體不銹鋼類似，但比奧氏體不銹鋼還要難加工。切削加工中主要表現(xiàn)為切削力大、切削溫度高。在加工過程中，還

42、具有軟、粘特性和很大的塑性，不易斷屑，加劇刀具的磨損，降低工件的加工精度，因而必須采用高性能刀具。（2）鋁模具鋁制模具重量輕,加工工藝性好,制造尺寸精度高,模具成本相對(duì)較低,并且在復(fù)合材料構(gòu)件成型時(shí)有很好的導(dǎo)熱性,模具升溫速度快。但是鋁的熱膨脹系數(shù)相對(duì)較大,用其成型的復(fù)合材料制件尺寸穩(wěn)定性差。再者,對(duì)于尺寸較大模具,在其鑄造過程中往往會(huì)出現(xiàn)一些如砂眼、細(xì)小裂紋等鑄造缺陷,導(dǎo)致其在使用中會(huì)產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象,而熱壓罐成型復(fù)合材料工藝是一個(gè)真空加壓系統(tǒng),要求模具必需有良好的氣密性,否則真空系統(tǒng)泄漏,會(huì)造成復(fù)合材料構(gòu)件內(nèi)部質(zhì)量降低,嚴(yán)重時(shí)造成報(bào)廢。（3）鋼模具鋼制模具熱膨脹系數(shù)比鋁制的低一半,剛性大, 制

43、造尺寸精度高且表面光潔度好,氣密性好,使用壽命長(zhǎng)。但是,由于其密度大,因而模具自重大,使用搬運(yùn)不太方便,同時(shí)模具型面加工難度相應(yīng)較大,制造周期較長(zhǎng)。（4）碳纖維/環(huán)氧FRP模具碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料模具其明顯的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕,剛度大,熱膨脹系數(shù)與所成型的復(fù)合材料構(gòu)件一致,所制造的構(gòu)件尺寸精確度高。同時(shí)復(fù)合材料模具型面由預(yù)浸料鋪疊成型,可作任意的修補(bǔ), 因而具有比較好的可修復(fù)性。但復(fù)合材料模具也有它的缺點(diǎn):主要是相對(duì)金屬模具使用壽命短,要求有較高的模具設(shè)計(jì)和制造水平。由于復(fù)合材料模具制造時(shí)必須有母模,用預(yù)浸料在母模上鋪疊而成,這樣其制造成本相應(yīng)比較大。（4）玻璃鋼高級(jí)模具 玻璃鋼是目前應(yīng)用最普遍

44、的模具材料。玻璃鋼模具制造方便，精度較高，使用壽命長(zhǎng)，制品可加溫加壓成型，尤其適用于表面質(zhì)量要求高，形狀復(fù)雜的玻璃鋼制品。可供選用的其他模具材料有：木材、石膏-砂、石蠟、可溶性鹽、低熔點(diǎn)金屬、金屬等。 綜上介紹，選用玻璃鋼高級(jí)模具。2.3玻璃鋼高級(jí)模具2.3.1模具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t（1）模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)：根據(jù)制品的數(shù)量、形狀尺寸、精度要求、脫模難易、成型工藝條件（固化溫度、壓力）等確定模具材料與結(jié)構(gòu)形式；模具應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，能夠承受脫模時(shí)的沖擊，確保加工和使用過程中不變形；模具型面光潔度應(yīng)比制品表面光潔度高出二級(jí)以上；模具拐角處的曲率應(yīng)盡量加大；有一定耐熱性，熱處理變形小；質(zhì)量輕，材料易得，造價(jià)便宜

45、。（2)設(shè)計(jì)程序：分析原始資料。包括產(chǎn)品圖紙、工藝資料及實(shí)際條件；設(shè)計(jì)內(nèi)容；選定原材料及制造方法；確定模具結(jié)構(gòu)及脫模方法；編制模具制造工藝技術(shù)規(guī)程；、繪制模具圖紙。2.3.2玻璃鋼高級(jí)模具檢驗(yàn)要求 玻璃鋼高級(jí)模具應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。 模具表面膠衣層要有一定硬度（巴柯爾硬度在40度以上）和耐熱性，能夠承受樹脂固化時(shí)的放熱、收縮等作用。 模具工作面外形尺寸準(zhǔn)確、表面平順，無潛藏氣泡、針孔。 模具表面光澤度80-90光澤單位。 經(jīng)拋光后的磨具表面殘留劃痕度0.1m2.3.3玻璃鋼高級(jí)模具材料選擇 a、膠衣樹脂 應(yīng)具有收縮率低、延伸率高、耐磨、耐熱、硬度高等優(yōu)良性能。最理想的是專用模具膠衣樹脂。由于

46、環(huán)氧樹脂具有其優(yōu)良性能，經(jīng)水磨和研磨拋光處理，同樣能得到鏡面效果的模具表面。所以為提高耐磨性可以在膠衣層可加入硬度高的填料，如瓷粉、石英粉、鑄石粉、剛玉粉等。 b、玻璃纖維表面氈和玻璃纖維短切氈 氈用來增強(qiáng)膠衣防止微裂紋；形成富樹脂層，以提高模具表面光潔度和耐蝕性能；消除玻璃布在模具表面產(chǎn)生的布紋痕跡。常用的表面氈牌號(hào)有MBS-30，短切氈有CM300、450、600。2.4玻璃鋼高級(jí)模具的制造工藝2.4.1過渡母模的制造 石膏模成本低，但表面光順度難以保證，而且石膏模干燥時(shí)間長(zhǎng)，影響生產(chǎn)周期。木質(zhì)組合結(jié)構(gòu)模成本較高，但具有較好的加工性能及優(yōu)良的表面。選材依據(jù)：生產(chǎn)周期、制品形狀及造價(jià)。采用以

47、三合板為模面材料的木質(zhì)組合結(jié)構(gòu)過渡模。 其表面加工程序：涂鐵紅底漆 在用磨光機(jī)進(jìn)行粗磨后，經(jīng)樣板卡測(cè)，目測(cè)，光順度約為70%85%，涂鐵紅底漆，可嵌補(bǔ)模具表面的微小孔隙。刮膩?zhàn)?用電動(dòng)打磨，以聚氨酯樹脂加滑石粉作膩?zhàn)?，固化后表面?jiān)硬。干磨 用鐵砂紙進(jìn)行打磨，使表面形成均勻的封閉層，防止水磨時(shí)水滲透到過渡模內(nèi)水磨 清除表面宏觀的微粒和波紋，水砂紙應(yīng)從低標(biāo)號(hào)到高標(biāo)號(hào)上清漆 使用聚氨酯清漆，能滿足過渡模表面光亮、堅(jiān)硬、耐磨、耐水、耐腐蝕光照檢查 側(cè)向光照檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不光順部位研磨拋光 最后進(jìn)行研磨拋光處理，使用拋光機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)速不宜過高。上脫膜蠟 在過渡膜表面形成，不能漏涂。2.4.2玻璃鋼模具（GF

48、RP)的翻制膠衣層制作 膠衣應(yīng)涂刷三層，每層厚度控制在0.2mm0.5mm。每層膠衣可采用不同顏色，以便檢查漏涂。 最外層膠以黑色為主，燈光檢測(cè)時(shí)黑色吸光，易發(fā)現(xiàn)模具表面不平整部位。模具翻制出后經(jīng)水砂研磨，表面將被磨去0.2mm-0.3mm，留下堅(jiān)硬的黑色模面。膠衣涂刷時(shí)必須在前層膠衣手觸摸不粘后再涂刷下一層，并且第二層和第三層的涂刷方向應(yīng)垂直。同時(shí)要注意清除模具表面膠衣中由于噴漆或其他方式帶進(jìn)來的微小氣孔和塵埃。 膠衣制作完成后，先鋪敷1-2層表面氈(規(guī)格40g/m245g/m2）作為底層，然后再鋪敷一層短切氈。在鋪敷過程中要用金屬來回輥壓，起到壓實(shí)，浸透、排氣作用。當(dāng)整個(gè)氈層進(jìn)入凝膠狀態(tài)時(shí)

49、，開始鋪糊無捻方格布。為提高高層間粘結(jié)強(qiáng)度和降低收縮率，國外普遍采用RM法即布?xì)纸徊婧品?。也可在粘層之后，鋪糊?shù)層強(qiáng)芯毯，其厚度控制在原玻璃布厚度的4/5。用強(qiáng)芯毯的優(yōu)點(diǎn)是模具好，抗沖擊性好。 模具糊制厚度根據(jù)模具形狀尺寸確定。為防止樹脂固化收縮和使用過程的變形，必要時(shí)可預(yù)埋金屬或木質(zhì)加強(qiáng)筋。2.4.3模具表面處理 粗磨。400#、500 # 、600#水砂紙依次水磨。 水砂精磨。1000#、1200#、1500#水砂紙依次研磨。 研磨拋光。將拋光劑涂上后，停留1-2min，用布輪拋光機(jī)逐段拋光并反復(fù)進(jìn)行。2.4.4模具表面質(zhì)量檢測(cè) 玻璃鋼高級(jí)模具表面光澤度須達(dá)到90以上光澤單位，所成型的玻

50、璃鋼制品才能具有“鏡面效果”。光澤度的測(cè)量可用ss-82型光電光澤計(jì)檢測(cè)，測(cè)試角度選定45º為宜。它不僅要求模面有較高的光澤度，而且還有平整度要求。 3帽型薄壁梁工藝制造3.1帽型薄壁梁的成型方法復(fù)合材料的成型方法有很多種，以下是適用于該槽型梁制件的幾種成型方法：（1）噴射成型工藝原理及優(yōu)缺點(diǎn)： 噴射成型工藝是將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側(cè)噴出，同時(shí)將切斷的玻纖粗紗，由噴槍中心噴出，使其與樹脂均勻混合，沉積到模具上，當(dāng)沉積到一定厚度時(shí)，用輥輪壓實(shí)，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化后成制品。 噴射成型的優(yōu)點(diǎn)：用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；生產(chǎn)效率比手糊的高24倍；產(chǎn)品

51、整體性好，無接縫，層間剪切強(qiáng)度高，樹脂含量高，抗腐蝕、耐滲漏性好；可減少飛邊，裁布屑及剩余膠液的消耗；產(chǎn)品尺寸、形狀不受限制。其缺點(diǎn)為：樹脂含量高，制品強(qiáng)度低；產(chǎn)品只能做到單面光滑；污染環(huán)境，有害工人健康。（2）拉擠成型工藝及其優(yōu)缺點(diǎn)： 拉擠成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續(xù)不斷地生產(chǎn)長(zhǎng)度不限的玻璃鋼型材。這種工藝最適于生產(chǎn)各種斷面形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實(shí)體型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（門窗型材、葉片等）等。 拉擠成型是復(fù)合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)過程完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，生產(chǎn)效率高；拉擠成型制

52、品中纖維含量可高達(dá)80%，浸膠在張力下進(jìn)行，能充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作用，產(chǎn)品強(qiáng)度高；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；生產(chǎn)過程中無邊角廢料，產(chǎn)品不需后加工，故較其它工藝省工，省原料，省能耗；制品質(zhì)量穩(wěn)定，重復(fù)性好，長(zhǎng)度可任意切斷。 拉擠成型工藝的缺點(diǎn)是產(chǎn)品形狀單調(diào)，只能生產(chǎn)線形型材，而且橫向強(qiáng)度不高。(3)手糊成型及其優(yōu)缺點(diǎn)： 手糊成型又稱接觸成型，是用纖維增強(qiáng)材料和樹脂膠液在模具上鋪敷成型，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。 手糊成型工藝是復(fù)合材料最早的一種成型方法。雖然它在各國的復(fù)合材料成型工藝中所占比重呈下降趨勢(shì)，但仍不失為主要的

53、成型工藝。這是由于手糊成型具有以下的優(yōu)點(diǎn)所決定的：手糊成型不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大、批量小、形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)。設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、設(shè)備折舊費(fèi)低。工藝簡(jiǎn)便。易于滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，可以在產(chǎn)品不同部位任意增補(bǔ)增強(qiáng)材料。制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。手糊成型的缺點(diǎn)為：生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)衛(wèi)生條件差。產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性不高。產(chǎn)品力學(xué)性能較低。綜上所述，選用手糊成型工藝。3.2鋪層設(shè)計(jì)的要求復(fù)合材料帽型薄壁梁鋪層設(shè)計(jì)要求加薄壁梁中的鋪層設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足以下要求: 采用 0°, ±45°和 90°的標(biāo)準(zhǔn)鋪層角; 取向相同的鋪層疊置不能超過 3

54、層以上 ; 0°, ±45°和90°的四種鋪層中每一種至少要占 10 %; 層合板的外層使用 ±45°的鋪層以減少損傷的程度; 載荷為0°方向時(shí)避免采用 90°的層組 ,而用 0°或 ±45°層隔開; 蒙皮中 ±45°鋪層的比例不少于 40 % ,筋條中 ±45°鋪層的比例不少于 30 %。3.3制品層數(shù)的計(jì)算 手糊成型鋪層層數(shù)可由式（5.1）計(jì)算得到。 (式5.1)式中：A制品的厚度，mm；mf增強(qiáng)纖維單位面積質(zhì)量，kg/m2；kr樹脂基體的厚度常數(shù)，mm/(kg·m-2)；kf增強(qiáng)纖維的厚度常數(shù)，mm/(kg·m-2)；c樹脂與增強(qiáng)材料的質(zhì)量比。代入數(shù)據(jù)得到鋪層層數(shù)為： n= 11層采用 的對(duì)稱層合板鋪設(shè)。3.4鋪層控制對(duì)于外形要求高的受力制品，同一鋪層纖維要盡可能連續(xù)，切忌隨意切斷或拼接，否則將嚴(yán)重降低制品的力學(xué)性能，但是往往很難做到這點(diǎn)。因此要采用鋪層拼接。鋪層拼接設(shè)計(jì)原則：制品強(qiáng)度損失小