復合材料總結(jié)

1、定義1:復合材料是由兩種或多種性質(zhì)不同的材料通過物理和化學復合，組成具有兩個或兩個以上相態(tài)結(jié)構(gòu)的材料。該類材料不僅性能優(yōu)于組成中的任意一個單獨的材料，而且還可具有組分單獨不具有的獨特性能。基體材料-在復合材料中連續(xù)的物理相；增強材料-不連續(xù)的物理相，粒料、纖維、片狀材料或它們的組合。復合材料的命名-根據(jù)增強材料與基體材料名稱碳纖維環(huán)氧樹脂復合材料復合材料分類：復合材料按用途主要可分為結(jié)構(gòu)復合材料功能復合材料結(jié)構(gòu)復合材料主要作為承力結(jié)構(gòu)使用的材料，由能承載的增強體組元與能聯(lián)結(jié)增強體成為整體材料同時又起傳力作用的基體組元構(gòu)成。通常根據(jù)基體復合材料分為三大類，即樹脂基復合材料(PolymerMatr

2、ixComposite,簡稱PMC),金屬基復合材料(MetalMatrixComposite,簡稱MMC)及陶瓷基復合材料(CeramicMatrixComposite、簡稱CMC)。MMC金屬基體/碳纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、陶聾粉末CMC陶瓷基體/碳纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維、金屬塑膠粉末PMC玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、UHMPE功能材料是指除力學性能以外還提供其它物理、化學、生物等性能的復合材料。包括壓電、導電、雷達隱身、永磁、光致變色、吸聲、阻燃、生物自吸收等種類繁多的復合材料，具有廣闊的發(fā)展前途。未來的功能復合材料比重將不斷提高。復合材料的分類：根據(jù)增強纖維類型嫩碳纖維復合

3、材料電玻璃纖維復合材料囊有機纖維復合材料看硼纖維復合材料混雜纖維復合材料根據(jù)增強物外形蛾連續(xù)纖維復合材料品纖維織物或片狀材料增強的復合材料克短纖維增強復合材料品粒狀填料復合材料根據(jù)制造方法噴層合復合材料囊混合復合材料羹浸漬復合材料熱固性復合材料：ThermosettingPlastic,以熱固性樹脂為基體的復合材料。熱塑性復合材料：ThermoplasticPlastic,以熱塑性樹脂為基體的復合材料。碳/碳復合材料：由碳纖維織物或石墨纖維埋入碳或石墨基體組成的一種復合材料。預浸料：Prepreg,將樹脂基體浸涂在纖維織物上，通過一定的處理后貯存?zhèn)溆玫闹虚g材料。單向帶：Tape,以長纖維為徑向

4、而在緯向加少量且更細的纖維紡織加工成不同寬度的帶。它經(jīng)浸膠后叫預浸單向帶”。一比強度：SpecificStrength-材料在斷裂點的強度(通用拉伸強度)與其密度之比。比模量：SpecificModule(Specficstiffness)-在比例極限內(nèi)，材料彈性模量(通用拉伸彈性模量)與其密度之比。復合材料的優(yōu)異性能優(yōu)良的抗疲勞性能獨特的材料可設計性比強度和比模量高減振性能良好過載安全性好耐熱性能好各向異性及性能可設計性工藝性好增強材料纖維增強材料：能和聚合物復合，形成復合材料后其比強度和比模量超過現(xiàn)有金屬的物質(zhì)。1.7.1碳纖維是以聚丙烯睛纖維、粘膠纖維或瀝青纖維為原絲，通過加熱除去碳以外

5、的其它一切元素制得的一種高強度、高模量的纖維。以粘膠為原絲時，粘膠纖維可直接炭化和石墨化。纖維先進行干燥，然后在氮或僦等惰性氣體保護下緩慢加熱到400C。達400C后，快速升溫至9001000C,使之完全炭化，可得含碳量達90%的碳纖維。若以聚丙烯睛纖維為原絲，則需先對原絲進行180220C、約10h的預氧化處理，然后再經(jīng)過炭化和石墨化處理，由此制得具有優(yōu)良性能的碳纖維。碳纖維的分類：按性能分類：(1)高性能型碳纖維抗拉強度在2000MPa以上，主要用于航天、航空和軍工等領域；(2)通用型碳纖維抗拉強度在6001200MPa左右，主要用于機械制造、建筑和體育用品，如剎車片、軸承、密封材料等。按

6、原料分類：(1)人造絲基碳纖維(2)聚丙烯睛碳纖維(3)瀝青基碳纖維碳纖維的制造方法：1,氣相法2,有機纖維碳化法（可制造連續(xù)長纖維）碳纖維制品有：步、帶、粗紗、短纖維和氈等長絲-filament,基本的纖維結(jié)構(gòu)單元。本身是連續(xù)的,或至少遠遠長于其平均直徑（通常其直徑為510微米）紗yarn,小束的連續(xù)長絲，一般不大于10000支，纖維輕輕的錢合在一起以便像長絲那樣使用纖維織物-交織紗、纖維或長絲所編織的平面紡織品結(jié)構(gòu)1.7.2 芳綸纖維：芳綸學名叫芳香族聚酰胺纖維，是以含苯環(huán)的二氨基化合物與含苯環(huán)的二竣基化合物為原料制成的，屬于聚酰胺纖維。芳綸所用原料不同有多種牌號，如尼龍6T、芳綸1414

7、、芳綸14、芳綸1313等。其中以芳綸1414、芳綸1313最為成熟，產(chǎn)量最大，使用最多。芳綸名f維： 芳綸1414的商品名叫凱芙拉（Kavlar）,所用原料是對苯二甲酰氯和對苯二胺。IIKavlar:高強度、高模量纖維強度是普通化纖的4倍鋼絲的5倍鋁絲的10倍沖擊強度可比金屬高6模量為錦綸的20倍（比玻璃纖維和碳纖維的模量都高）長期使用溫度為240C,在400C以上才開始燒焦I密度1.44,比各種金屬都要輕得多。 化學性能很穩(wěn)定。缺點：橫向強度低，壓縮和剪切性能差。芳綸纖維的成纖工藝-液晶紡絲工藝，用干噴濕紡法紡絲。fiberspiningfromcrystalinestate1.7.3 玻

8、璃纖維：最早用于聚合物基復合材料的一種增強材料.美國于1893年研究成功.1938年工業(yè)化并作為商品出售，40年代初應用于航空工業(yè)。玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝。最后形成各類產(chǎn)品，玻璃纖維單絲的直徑從幾微米到二十幾微米，相當于一根頭發(fā)絲的1/20-1/5,每束纖維原絲都有數(shù)百根甚至上千根單絲組成，通常作為復材料中的增強材料。玻璃纖維具有以下特點彈性模量高彈性伸長量大，吸收沖擊能量大加工性佳，可作成股、束、氈、織布等不同形態(tài)之產(chǎn)品與樹脂接著性良好拉伸強度高價格便宜吸

9、水性小透明可透過光線不燃、耐化學性忑1.7.4 復合纖維的生產(chǎn)方法復合纖維的生產(chǎn)方法主要有復合紡絲法和共混紡絲法。復合紡絲法是將兩種性質(zhì)不同的高聚物，用兩根螺桿分別熔融、計量后，共同進入特殊設計的紡絲組件，經(jīng)噴絲孔噴出冷卻成形。復合紡絲是用專用的復合紡絲機生產(chǎn)。共混紡絲是將兩種或兩種以上的具有相容性的聚合物混合在一起進行紡絲的方法。這種方法可以用普通紡絲設備1.8基體材料樹脂復合材料是由增強材料和基體材料組成的?；w的三種主要作用是：把纖維粘在一起；分配纖維間的載荷；保護纖維不受環(huán)境影響聚合物基復合材料的基體材料是樹脂。用作基材的樹脂首先要具有較高的力學性能、介電性能、耐熱性能和耐老化性能，并

10、且要施工簡便，有良好的工藝性能。樹脂大致可分為熱固性樹脂和熱塑性樹脂兩類。前者有環(huán)氧樹脂、聚脂樹脂、酚醛樹脂等；后者有聚酰胺、聚碉、聚酰亞胺、聚脂等。這兩類基體材料在使用方法上有很大的不同。(1)樹脂基復合材料具有質(zhì)量輕、強度和剛度高、阻尼大的特點，主要用于先進載人航天器、空間站和固體發(fā)動機的結(jié)構(gòu)件，是航天領域中用量較多的結(jié)構(gòu)復合材料。與常規(guī)金屬材料相比，可減輕構(gòu)件質(zhì)量20%60%?石墨/環(huán)氧?硼/環(huán)氧?石墨/聚酰亞胺?聚醴酮(2)金屬基復合材料基體-金屬或合金增強體-纖維、晶須、顆料使用溫度范闈3001200C。高比強度、比剛度、良好韌，件和塑，件、導曲/導熱性、抗輻射、制造性能好。用干先講

11、載人器的起落架等機身輔助結(jié)構(gòu)以及慣性器件和儀表結(jié)構(gòu)等。主要材料有：碳一硅/鋁、氧化鋁/鋁、碳化硅/鈦、碳化硅/鈦鋁化合物和石墨/銅等。(3)陶冷基算含材料具有使用溫唐高、杭氧化性和精微裂紋性能好、質(zhì)量輕、強唐和剛唐高特點：可用于航天飛機的機頭錐、機翼前緣熱結(jié)構(gòu)和蓋板結(jié)構(gòu)。主要材料有碳/碳化硅、碳化硅/碳化硅、硼化錯/碳化硅和硼化飴/碳化硅等，其中硼化物陶瓷基復合材料被認為是抗氧化最強的高溫材料，耐熱溫度達2200(4)碳/碳復合材料具有良好的抗氧化性、耐高溫和高應力，是現(xiàn)有復合材料中工作溫度最高的材料。主要用于載人再入航天器的熱結(jié)構(gòu)、面板結(jié)構(gòu)和發(fā)動機噴管燒蝕防熱結(jié)構(gòu)等。材料有增強碳/碳(RCC

12、)和進行碳/碳(ACC)。超輕、超剛性結(jié)構(gòu)用的石墨泡沫材料(SGF)目前正在研究中，它有可能用于包括機翼、無人機及衛(wèi)星在內(nèi)的結(jié)構(gòu)件。1.11.1 復合材料飛機構(gòu)件根據(jù)飛機構(gòu)件的形式、增弓II劑、所用的原材料，可以分為三個方面：1 .不同類型構(gòu)件(1)由梁、肋、長桁、框、壁板組成的或一次固化成形的機體構(gòu)件，目前應用最廣泛。零件可以分散制造，成形工藝簡單，質(zhì)量良好。(2)用于承受軸向拉、壓載荷及扭矩的管狀構(gòu)件，如飛機操縱桿。(3)操縱面上普遍使用的夾層結(jié)構(gòu)，如方向舵面，副翼翼面等。夾層結(jié)構(gòu)的芯子可以由不同材料組成，如硬質(zhì)泡沫塑料、蜂窩芯子等。夾層結(jié)構(gòu)的特點在于比剛度和比強度高,能承受均布的氣動力，

13、所以在飛機上的活動操縱面上使用很合適。飛機復合材料構(gòu)件的結(jié)構(gòu)工藝性：構(gòu)件容易制造不需太復雜的技術和大量的模具容易控制質(zhì)量容易保證尺寸外形精確度易于實現(xiàn)制造過程機械化和自動化生產(chǎn)準備簡單生產(chǎn)周期短，效率高預浸料又稱模塑料，是用樹脂基體在嚴格控制的條件下浸漬連續(xù)、短切纖維或織物,制成樹脂基體與增強體的組合物，是制造復合材料的中間材料。預浸料(Prepreg)是PreimpregnatedMaterials的縮寫，是把強化纖維(ReinforcedFiber)浸漬在基體(Matrix)中制成的預浸料片材產(chǎn)品，是復合材料中的半固化中間材料。強化材料主要有碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維等?；w材料主要

14、有環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、熱塑性樹脂等。使用預浸料(Prepreg)牛產(chǎn)的復合材料相比干其他材料來t兌：能改善強度(strength)、硬度(stiffness)、耐蝕性(corrosionresistance)、疲勞壽命(fatigue)、耐磨耗性(wearresistance)、耐沖擊性(impactresistance)、輕量化(weightreduction)等多種特性。目前：預浸料根據(jù)纖維的種類、纖維的排列方式和使用的基體材料的種類形成了多樣的產(chǎn)品群。對預浸料的基本要求樹脂基體和增強體的匹配性好具有適當?shù)恼承院弯佋O性樹脂含量偏差應盡可能降低揮發(fā)分含量盡可能小具有較長的貯存壽命固化成型時有

15、較寬的加壓帶有適當?shù)牧鲃佣阮A浸料的基本特點可以正確控制增強體的含量和排列。是干態(tài)材料，容易鋪層。制品表面精度高。預浸料作為中間材料有利于文明生產(chǎn)和安全生產(chǎn)。對樹脂有一定要求，選擇范圍較窄。制造工序較多，價格昂貴。預浸料的原材料預浸料的原材料包括增強體和基體，主要輔助材料是離型紙和壓花聚乙烯薄膜。預浸料用增強體主要是碳纖維、芳綸、玻璃纖維及其它們的織物。其他纖維如硼纖維、超高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維、碳化硅纖維等在目前結(jié)構(gòu)復合材料中使用較少。預浸料用樹脂基體包括熱固性樹脂和熱塑性樹脂兩大類。預浸料的制備工藝制備預浸料即用樹脂浸漬纖維(或織物)的過程，采用的工藝方法很多，隨樹脂基體類型不同而異。熱固

16、性樹脂基體預浸料的制備已有多年的歷史，方法比較成熟。而熱塑性樹脂基體預浸料制造技術發(fā)展較晚，因樹脂熔點高、熔融粘度大，沒有適當?shù)牡头悬c溶劑可溶,和熱固性樹脂基體預浸料的傳統(tǒng)工藝方法有明顯的不同。(1)熱固性樹脂基體預浸料的制備熱固性樹脂基體預浸料的制備目前主要采用兩種工藝方法，即溶液浸漬法和熱熔法。熱熔浸漬法的優(yōu)點：工藝過程線速度大、效率高；樹脂含量容易控制：沒有溶劑，預浸料揮發(fā)分含量低，工藝安全；不需要干燥爐、減少了環(huán)境污染；制膜和浸漬過程可以分步進行，減少了材料特別是昂貴增強材料的損失；預浸料的外觀質(zhì)量較好。缺點:厚度大的預浸料特別是織物難于浸透，高粘度的樹脂難于浸漬，離型紙和薄膜用量較大

17、。(2)熱塑性樹脂基體預浸料的制備工程用高性能熱塑性樹脂一般熔點較高，超過300C。熔融粘度大，而且粘度隨溫度的變化很小，給熱塑性樹脂基復合材料的成型工藝帶來很大困難。復合材料制品的成型方法手糊成型濕法成型噴射成型真空袋壓法成型壓力袋壓法成型注射成形擠出成形樹脂注射和樹脂傳I弟成形真空輔助樹脂注射成形夾層結(jié)構(gòu)成形模壓成形纖維纏繞成型纖維鋪放成型拉擠成形連續(xù)板材成形層壓或卷制成形熱塑性片狀模塑料熱沖壓成形離心澆鑄成形熱脹成形2.2.3 手糊成型手糊成型、噴涂成型和鋪層成型均屬于低壓成型方法。低壓成型技術是復合材料物料或預浸料在常壓或低壓(0.1-0.7MPa,最高不超過2MPa)下加工固化成型的

18、工藝技術。其成型工藝過程為：首先將賦予一定形狀的物料或浸料放置到敞開式模具內(nèi)，然后施加低壓或不施加壓力，使樹脂流動滲透增強材料，通過熱定型，也可常溫定型，待一段時間的固化后便可脫模，脫模后再對制品進行必要的輔助工即可應用。模具涂脫模劑并干燥用手糊成型可生產(chǎn)飛機蒙皮、機翼、火箭外殼、防熱底板等大中型零件與其它成型工藝相比，手糊成型的優(yōu)點有： 操作簡便，操作者容易培訓； 設備投資少，生產(chǎn)費用低； 能生產(chǎn)大型的和復雜的制品； 制品的可設計性好，且容易改變設計； 模具材料來源廣； 可以做成結(jié)層結(jié)構(gòu)。手糊成型的缺點有： 是勞動密集型成型方法，生產(chǎn)效率低； 制品質(zhì)量與操作者的技術水平有關； 生產(chǎn)周期長；

19、產(chǎn)品強度較其它方法低手糊成型技術1 .原材料準備：在開始半糊成型由前，必須準備好所用的原材料、增強材料和樹脂膠液，坡杲保證成型工作順利進行的基礎。a.玻璃纖維織物的準備：玻璃纖維布一般需預先剪裁，簡單形狀可按尺寸大小剪裁，復雜形狀則可利用厚紙板或明膠片做成樣板，然后按照樣板剪裁，剪裁時應注意如下幾點： 對于要求各向同性的制品，應注意將玻璃布按經(jīng)緯方向縱橫交替鋪放; 對于在某一方向要求較高強度的制品，則應在此方向上采用單向布增強; 對于一些形狀復雜的制品，玻璃布的微小變形不能滿足要求時，有時必須將玻璃布在適當部位剪開，此時應注意盡量少開刀，并把剪開部在層間錯開; 玻璃布拼接時搭接長度一般為50m

20、m,對于要求厚度均勻的制件，可采用對接的辦法。玻璃布拼接接縫應在層間錯開； 糊制圓環(huán)形制品時，將玻璃布剪裁成圓環(huán)形較困難。這時可沿布的經(jīng)向成45度角的方向?qū)⒉技舨贸刹紟?，然后利用布?5度方向易變形的特點糊成圓環(huán)； 圓錐形制品可按樣板剪裁成扇形然后糊制，但也應注意層間錯縫。b.樹脂膠液的配制：?不飽和聚酯膠液的配制：可先將引發(fā)劑和樹脂混合攪勻，然后在操作前再加入促進劑攪拌均勻后使用；也可先將促進劑和樹脂混合均勻，操作前再加入引發(fā)劑攪拌均勻后使用。?環(huán)氧樹脂膠液的配制：可先將稀釋劑及其他助劑加入環(huán)氧樹脂中.攪拌均勻備用。使用前加入固化劑，攪拌均勻使用。環(huán)氧膠液的粘度、凝膠時間和固化度對制品的質(zhì)量

21、影響很大。2 .模具的準備：模具是手糊成型中的主要設備。在設計模具時，要綜合考慮各方面的因素。模具必須要符合制品設計的精度要求以及有足夠的剛度和強度，要容易脫模，造價要便宜。2.2.4 噴射成型噴射成型是利用噴槍將纖維及樹脂同時噴到模具上而制得制品的方法。將加了引發(fā)劑、固化劑和促進劑的樹脂系統(tǒng)和短切纖維從不同的噴嘴同時噴出，用手輻壓實浸漬纖維層,然后室溫固化成型得到制品。用噴射成型可以成型較為復雜形狀的制品。噴射成型也稱半機械化手糊法。在國外，噴射成型的發(fā)展方向是代替手糊。噴射成型的優(yōu)點是： 生產(chǎn)效率比手糊法高2-4倍，尤其對于大型制品，這種優(yōu)點更為突出； 噴射成型無搭縫，制品整體性好； 減少

22、飛邊、裁屑和膠液剩余損耗。噴射成型的缺點是： 樹脂含量高； 制品強度低； 現(xiàn)場粉塵大，工作環(huán)境差。2.2.5 袋壓成型袋壓成型是在手糊成型的制品上，裝上橡膠袋或聚乙烯、聚乙烯醇袋，將氣體壓力施加到未固化的毛坯表面而使制品成型的方法。袋壓法的優(yōu)點是：制品兩面都較平滑；能適應聚酯、環(huán)氧及酚醛樹脂：制品質(zhì)量高，成型周期短。缺點是成本較高，不適用于大尺寸制品。袋壓法又分為真空袋壓和壓力袋壓兩種方法真空袋壓法：在手糊毛坯上鋪覆柔性材料（橡膠、塑料膜），使柔性材料和模具之間形成一個密閉空間，然后抽真空，制品毛坯表面由于大氣壓力而變得致密。壓力袋壓法：將制品毛坯連同模具裝入橡膠袋內(nèi)，除對橡膠模抽真空外，同時

23、對此密閉室內(nèi)通入壓縮空氣或蒸汽（壓力在0.35MPa以上），經(jīng)過袋壓后的制品空隙率可進一步降低。為了得到致密性更高的制品，可將裝在真空袋內(nèi)的制品毛坯和模具在專用設備熱壓罐中進行加溫、加壓固化。由于制品在較高溫度、較大壓力和抽真空狀態(tài)下成型，所以制品質(zhì)量大為改善。2.2.6 層壓成形層壓成形工藝屬于壓力成形范疇，是復合材料的一種主要成形工藝。它是把一定量的浸膠布層疊在一起，送入液壓機，在一定的溫度和壓力的作用下壓制成板材的工藝。這種工藝發(fā)展較早、較成熟。用這種工藝生產(chǎn)的制品包括各種絕緣材料板、人造木板、塑料貼面板、復合塑料板、覆銅箔層壓板等，不僅制品的尺寸精確、表面光潔、質(zhì)量較好,而且生產(chǎn)效率較

24、高。2.2.7 纏繞成型纏繞成型工藝是指連續(xù)纖維或帶經(jīng)過樹脂浸膠后.按照一定的規(guī)律纏繞到芯模上，然后在加熱或常溫下固化，制成一定形狀的制品。纏繞成型的主要設備是纏繞機,輔助設備有浸膠裝置、張力裝置、加熱固化裝置及紗架裝置等。纏繞技術主要有以下幾種分類方式：按照束紗的狀態(tài)可以分為濕法纏繞（即束紗浸膠后直接纏繞）和干法纏繞（束紗為預浸紗，也稱為預浸法纏繞），濕法纏繞成本較低，但張力控制、線型精度較低、操作環(huán)境較差，多用于民用制品；干法纏繞含膠量、張力控制精確，也可以用于熱塑性纏繞,多用于高性能制品。濕法纏繞第二次縱環(huán)向%繞成品<表面加工、噴涂，第二次固化<I紗錠膠液bl張力控制屈線裝置

25、bf朝向纏繞bTiiElkl表畫打磨干法纏繞附膠紗錠回張力控制bl收線疝bl縱環(huán)向纏篆!固化卜T表面打磨成品表面加工、噴漆第二次固化第二次縱環(huán)向纏繞797193按照束紗運動規(guī)律特點可以分為環(huán)向纏繞、螺旋纏繞、平面纏繞按照束紗與模具模的相對關系可以分為外側(cè)纏繞和內(nèi)側(cè)纏繞，外側(cè)纏繞是最常見的纏繞方式，束紗在模具外側(cè)纏繞，纏繞張力沿芯模表面產(chǎn)生成型壓力。內(nèi)側(cè)纏繞模具在外側(cè)，通?？磕＞吒咚傩D(zhuǎn)束紗的離心力產(chǎn)生成型壓力。如上所述，纏繞設備的主體是纏繞機，由主軸、絲嘴及其運動機構(gòu)、張力測控系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)等部分組成。主軸提供芯模轉(zhuǎn)動動力，絲嘴按照纏繞線形所確定的軌跡與芯模做相對運動，將束紗纏繞到芯模上；張力

26、測控系統(tǒng)保證束紗設定的張力、保證落紗軌跡并產(chǎn)生成型壓力；浸膠裝置與預浸紗加熱裝置則分別對應于濕法纏繞和干法纏繞。纏繞工藝設計的重要組成部分是線型設計，即束紗在芯模表面的軌跡與排布方式。如果束紗無規(guī)則地亂繞，必然導致束紗在芯模表面離縫或重迭、以及束紗滑移不穩(wěn)定、架空（對含有凹曲面部分）等現(xiàn)象，形不成制品，因此，要求束紗的軌跡滿足:束紗均勻分布在芯模表面。束紗在芯模表面穩(wěn)定不滑移。束紗貼合模具面。上述三項要求蘊涵了纏繞規(guī)律的基本要素：I.周期性：連續(xù)纏繞的束紗軌跡必須滿足周期性才能均勻分布在芯模表面。無論芯模形狀如何，連續(xù)纏繞必然使絲嘴往復運動，并在極孔處形成切點。當纏繞到一個周期時，新切點與起始

27、切點重合，束紗軌跡閉合形成一個基本線型，通常稱為標準線：這樣的一個周期也稱為一個完整循環(huán)；完成一個循環(huán)，芯模轉(zhuǎn)角必然是2兀的整倍數(shù)。若下一個循環(huán)在原位置繼續(xù)，則厚度增加形成網(wǎng)格纏繞；若下一個循環(huán)在原位置有一個不超過紗片寬度的步進，經(jīng)過多個完整循環(huán)，紗片沿芯模形成完全覆蓋。一II .穩(wěn)定性：束紗在芯模表面最穩(wěn)定的軌跡是測地線，研究表明：在摩擦力作用下偏離測地線也可以實現(xiàn)穩(wěn)定纏繞，相應的穩(wěn)定條件為f匕kn式中，f一滑移系數(shù)；一曲面測地曲率，法曲率；一表面摩擦系數(shù)。測地線：如果兩曲面沿一曲線相切，并且此曲線是其中一個曲面的測地線，那么它也是另一個曲面的測地線。過曲面上任一點，給定一個曲面的切方向，則

28、存在唯一一條測地線切于此方向。在適當?shù)男》秶鷥?nèi)聯(lián)結(jié)任意兩點的測地線是最短線，所以測地線又稱為短程線。光線經(jīng)過一個大質(zhì)量天體附近時，受其引力作用（或者說進入了該天體附近的彎曲空間），路線會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱為測地線效應III .不架空性：束紗只有貼合模具面才能形成成型壓力，對正曲面不言而喻的，對于負高斯曲面（即馬鞍面，如環(huán)殼面），當纏繞角超過一定值時才能保證不架空：tg2式中，一纏繞角緯線曲率:一曲面經(jīng)線曲率、纏繞規(guī)律確定了束紗在模具表面的軌跡和分布，即線型，也確定了絲嘴與芯模間的運動關系。以常用圓筒形容器為例闡述簡單線型全覆蓋纏繞的設計思路。環(huán)向纏繞環(huán)向纏繞是指纏繞時.芯模勻諫自轉(zhuǎn).絲嘴平行于芯模軸

29、線做往復運動.芯模每轉(zhuǎn)一周，絲嘴向前移動一個束紗寬，如此循環(huán)直至束紗布滿芯模筒身段表面為止。對于回轉(zhuǎn)圓柱體，束紗軌跡為螺旋線，是穩(wěn)定而不常的。環(huán)向纏繞只能在筒身段進行,鄰近束紗相接而不相交，纏繞角為tg-二，通常在85°90°之間。為使束紗能一束挨一束地布滿芯模表面，絲嘴導程必須;、于或空于束紗寬度。平面纏繞平面纏繞又稱縱向纏繞。纏繞時：絲嘴在固定平面內(nèi)做勻諫圓周運動：芯槿繞自己軸線慢速旋轉(zhuǎn)。絲嘴每轉(zhuǎn)一周，芯模繞自已軸轉(zhuǎn)過一上小角度，反映在芯模表面上是一個束紗寬度。束紗與芯?？v軸成0-25。的夾角，并與兩端極孔相切，依次連續(xù)纏繞致到芯模上去。各束紗互相緊鄰，不發(fā)生束紗交叉，

30、束紗纏繞軌跡是一條單圓平面封閉曲線。研究表明：當纏繞角較小時，平面纏繞的軌跡是穩(wěn)定的。束紗與縱軸的交角稱為名義纏繞角a12-70身和封頭上形成螺旋線，實現(xiàn)了螺旋纏繞，其纏繞角約為2.2.8壓制法壓制成形的種類很多，如預成形對模壓制、片狀模塑料壓制、預混料壓制和冷壓制等。1 .預成形對模壓制通常分二步進行，第一步是預先成形出制品的毛坯。毛坯的生產(chǎn)方法是將經(jīng)過短切的纖維噴撒在一個帶網(wǎng)眼的模型上（稱作篩?！保捎诤Y模內(nèi)部抽氣的負壓吸附，使纖維堆積分布在模型上，用少量乳粘劑使纖維預成形為毛坯形狀。第二步再將毛坯置于成形對模上，然后倒入樹脂溶液，加溫加壓固化成形后，脫模即可得到制品。在預成形對模壓制中

31、，由于使用廉價的粗紗，能經(jīng)濟地成形較為復雜的制品，但通常只能成形壁厚小于6mm的制品，并要有專用噴射設備。用預成形對模壓制生產(chǎn)的制品包括浴槽、椅子、安全帽、船體、電焊面罩、機器外罩2 .片狀模塑料壓制用片狀模塑料在對模中成形制品的方法稱為片狀模塑料壓制。具體操作是先將片狀塑料根據(jù)制品尺寸進行剪裁、稱重、撕去表面保護薄膜，然后疊放在模具內(nèi)，經(jīng)過熱壓固化成為制品。這種壓制方法操作方便，材料流動性好，能夠成形復雜形狀、帶筋、深凹形制品，且制品表面光滑，作業(yè)環(huán)境干凈。但是，生產(chǎn)片狀塑料的專用機組投資費用較高，只有大批量生產(chǎn)才合算。用片狀模塑料壓制的制品有浴盆、凈化槽、洗面臺、罐、容器、電焊面罩、汽車車

32、身、冷卻塔外罩等。3 .塊狀模塑料壓制如果用繩索狀或塊狀的模犁料代替片材進行壓制.就是所謂的塊狀模犁料壓制。通常將塊狀料投入注射機固化成形一些小尺寸或帶嵌件的薄壁零件，零件的尺寸精度較高，但強度較低。塊狀模塑料壓制法一般用在成形電氣開關、洗衣機筒、盆、家庭用品、汽車零件、泵殼、螺旋槳葉片等。4 .冷壓成形以上所述對模成形法都要在加熱和高壓條件下才能成形，因而能耗大。如果制品成形依靠樹脂系統(tǒng)固化放熱提供熱量，這種成形方法稱作冷壓成形法。它是在玻璃鋼或其它強度不高的模具上鋪貼增強材料，再倒入常溫固化的樹脂膠液，加壓固化成形即得制品。冷壓成形法的模具和設備費用低廉，生產(chǎn)效率比手糊法要高510倍，制品

33、內(nèi)表面光滑，但生產(chǎn)周期較長。該方法適宜于制品數(shù)為500-5000個的中等批量生產(chǎn)規(guī)模，適于成形容器、罐、汽車部件、機器面罩、冷卻塔及包裝箱等制品。對模壓制法可以成形板材，用模板代替對模，將經(jīng)過浸膠的織物（布）進行裁剪、疊層，夾在模板中送至壓機加壓。5 .2.9離心成型法先將短切纖維氈鋪在真空芯模的內(nèi)壁上.使芯?？焖傩D(zhuǎn).同時向纖維層均勻噴灑樹脂液。由于離心力迫使纖維緊貼在芯模內(nèi)壁，同時迫使樹脂浸潤纖維，向芯模內(nèi)送入熱風加速制品固化。適于成型強度要求不高的大型中空容器和大直徑管。6 .2.10樹脂傳I弟（樹脂壓注）模壓法樹脂傳遞*II壓法（RTM）是近年來發(fā)展迅速的先進復合材料成形工藝。它是先在

34、閉合模腔中鋪放已經(jīng)縫制好的增強材料（布或是纖維氈），再將樹脂液用泵壓注到模腔中，依靠樹脂的液壓浸漬纖維材料，固化后脫模便得到制品。在整個成形過程中，模腔內(nèi)經(jīng)過了樹脂流動充模、熱的循環(huán)及壓力變化過程。這是一種效率較高且保持制品內(nèi)外光滑的成形方法，成形壓力在1MPa以下。但制品尺寸受到模具限制，況且樹脂損耗較大。它可以成形大型板、汽車部件、中等容器、雷達天線罩等制品。以RTM（ResinTransferMolding）為代表的樹脂流動成形工藝是一種較先進的復合材料閉模生產(chǎn)工藝技術，其主要原理是在模具腔內(nèi)預先制作膠衣層并鋪放好增強材料，增強材料可以是直接鋪層織物或預成形制品，由低壓壓機自動合模，用專

35、用注射設備向模腔內(nèi)注入適合工藝要求的樹脂，并固化成形。成形過程中所用的模具多為復合材料模具，成形用壓機為100噸以下低壓壓機。這是一種可不采用預浸料，并在很大程度上不采用熱壓罐的成形方法。RTM的成形工藝首先用編織、縫紉或膠粘等方法將增強纖維或織物按結(jié)構(gòu)設計要求制成預成形件，將其置于四周嚴格密封的模具中，爾后注入樹脂。樹脂在模腔內(nèi)流動并浸漬預成形件，隨著樹脂固化，制成復合材料結(jié)構(gòu)。樹脂的引入可以通過樹脂注射法、樹脂反應性注射法、彌撒樹脂粉末法等方法實現(xiàn)。RTM工藝簡介RTM是先將增強織物置于模具中形成一定的形狀，再將樹脂注射進入模具、浸漬纖維并固化的一種復合材料生產(chǎn)工藝，是FRP的主要成型工藝

36、之一。其最大特點是污染小，為閉模操作系統(tǒng)，另外在制品可設計性、可方向性增強、制品綜合性能方面優(yōu)于SMC、BMC。RTM-模具準備1.檢杳模具有無缺損.并用壓縮空氣杷模具表面的雜志清楚干凈。注射口、排氣口設計是否合理。RTM-膠衣準備根據(jù)當日氣溫情況加入適量固化劑，攪拌均勻把膠衣均與涂刷到模具內(nèi)表面，不得有透光、流掛、堆積現(xiàn)象RTM-鋪層根據(jù)產(chǎn)品制作工藝把相應的氈、布鋪放在模具面上修掉多余的邊角料RTM-合模把鋪層好的下模與上模合攏并周邊密封和緊固RTM-注射注射壓力小便于樹脂流動注射壓力高便于氣體的排出。注射溫度和樹脂的黏度注射溫度低和樹脂黏度低便于樹脂的流動。注射壓力低注射溫度可以高點RTM

37、-固化固化過程：凝膠階段、定型階段（硬化階段）、熟化階段（完全固化階段）固化控制：通過調(diào)控樹脂膠液中的固化劑含量和固化溫度來控制固化度RTM-脫血分離上下模把產(chǎn)品與模具分離RTM-檢驗檢查廣品有無缺陷、模具有無損壞2.2.11 連續(xù)成形法包括波紋板、平板連續(xù)成形和連續(xù)拉擠型材等方法。連續(xù)板生產(chǎn)是用樹脂浸漬連續(xù)織物或氈片，上下兩面用玻璃紙或薄膜蓋上，復合物經(jīng)模板或壓輻達到一定厚度，并被牽引至加熱爐中加熱固化，然后切割成定尺寸的板材。連續(xù)型材生產(chǎn)是將連續(xù)粗紗浸漬后，牽引到模內(nèi)預成形，經(jīng)過加熱固化，連續(xù)拉擠成具有各種斷面形狀的材料，再根據(jù)長度切割。生產(chǎn)的型材可以加工成釣魚桿、絕緣棒、高爾夫球桿、管子

38、等制品。連續(xù)成形生產(chǎn)效率高，可以大批量地生產(chǎn)復合材料制品。2.2.12 熱脹成形法熱脹成形法以熱脹材料為芯模，剛體材料為陰模，復合材料置于芯模與陰模之間，當模具受熱后，由于芯模的體積膨脹受到了陰模的限制，則在模腔內(nèi)產(chǎn)生壓力，以實現(xiàn)對復合材料固化過程的加壓。這種成形方法靠芯模熱脹產(chǎn)生壓力，無需外壓源，只需熱源即可,適合于復合材料白共固化。HDC-10飛機方向舵后上段以及國內(nèi)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)等復合材料制品，就是采用熱脹法成形的。2.3熱壓罐成型技術基本工藝過程是將預浸料疊層和其它工藝輔助材料組合在一起，構(gòu)成一個真空袋組合系統(tǒng),在熱壓罐中于一定壓力和溫度下固化，成型各種形狀的構(gòu)件。這種成型方法的主要原材料為

39、各種形式的預浸料。熱壓罐系統(tǒng)的主要構(gòu)件及其功能是：?一個能承壓的容器?一個能加熱氣流的熱源和保證氣流在容器內(nèi)均勻循環(huán)的裝置?一個氣體加壓子系統(tǒng)?一個由真空袋覆蓋的零件的抽真空子系統(tǒng)?一個捽制操作參數(shù)的子系統(tǒng)?一個把模具送入熱壓罐的子系統(tǒng)1 .壓力容器典型的壓力容器是用壓力容器優(yōu)質(zhì)碳鋼制成的。厚度達150mm的金屬板經(jīng)輻壓成型后用電弧焊接而成。罐體兩端的半球形圓頂（端蓋板）是用同類材料經(jīng)壓力成型或旋壓而成。?罐門的關閉裝置、鎖緊裝置?罐門常采用硅橡膠或氟橡膠或行有效的密封.避免門表面上的金屬與金屬的接觸。?隔熱結(jié)構(gòu)、襯筒以及支槿機構(gòu)。2 .氣體加熱和循環(huán)氣源日前；熱壓罐系統(tǒng)可用幾種方法加熱?大型

40、熱壓罐：間接氣體加熱法-將外部燃燒室燃燒的產(chǎn)物，通過內(nèi)部不銹鋼蛇形管進行循環(huán)。這種系統(tǒng)工作可靠，可以進行有效的熱循環(huán)控制。?小型熱壓罐（直徑在2m以下）：電加熱-電加熱元件安裝在循環(huán)氣流之中。?氣體加熱方法當熱壓罐的最高工作溫度為450-540C時通常采用。氣流循環(huán)：借助于安裝在熱壓罐后部的風機完成。氣體通過冷卻蛇形管和加熱器被吸入風機,然后通過環(huán)型通道沿罐體長度方向返回到熱壓罐門處，并從這里將氣流引向工作區(qū)。工作區(qū)的空氣循環(huán)速度應為1-3m/s。如果真空袋裝得不合適，則循環(huán)速度超過3m/s會給覆蓋在零件上的真空袋帶來問題。為了改進零件的加熱性能，可采用變速風扇系統(tǒng)。3 .氣體增壓系統(tǒng)熱壓罐一

41、般采用三種增壓氣體：空氣、氮氣和二氧化碳。這些氣體通過電磁閥或比例控制閥引入容器。采用比例控制閥比采用電磁閥好,因為利用比例控制的進氣口和通氣閥可精確地控制和改變熱壓罐的壓力。要保證被引入壓力容器中的高熱氣體不要直接沖向工件，因為氣流的熱沖擊和機械沖擊會使零件遭到破壞。5.控制系統(tǒng)計算機技術的新發(fā)展大大提高了對固化周期的監(jiān)測和控制能力。近五年來的發(fā)展可與過去白20年相比。發(fā)展的目標是提高重復周期的再現(xiàn)性，通過過程最佳化方法，改進全部參數(shù)，減少與手動控制有關的勞動費用?，F(xiàn)在，交互式計算機系統(tǒng)正在取代以微信息處理機為基礎的熱壓罐控制系統(tǒng)。固化系統(tǒng)可根據(jù)熱電偶、傳感器以及先進的介電和超聲敏感元件的反

42、饋信息來控制。6.裝載系統(tǒng) 小車上裝載的零件應該有良好的可達性，以便于對真空袋的滲漏進行修補。所有的真空源和真空傳感器管路必須與裝在小車上的零件相連接，而且當零件推入熱壓罐時必須保持真空。 小車必須易于轉(zhuǎn)動或運送到熱壓罐中。2.3.2固化前的準備在進熱壓罐固化前，復合材料鋪貼層中必須采用工藝材料，以控制固化零件的樹脂含量,并確保熱壓罐對鋪貼層的適當壓力。在詵用固化層壓制品的材料時：應考慮固化溫度和壓力以及工藝材料與基體的話1 .材料的類型和作用通常用干熱壓罐固化鋪貼準備的材料有錄口離層、隔離層、吸膠層、阻擋層、誘氣層、擋料圈（取決于層壓件的厚度和工裝）和真空袋。每種材料都應防止成為復合材料層壓

43、件的污染源。污染將導致隨后膠接或噴漆的結(jié)合力降低，揮發(fā)性的污染物在凝膠期間還會進入層壓件并產(chǎn)生許多小孔而引起主體性能下降。這些材料也應具有與基體體系固化所要求的最高固化溫度和壓力的適應性。2 .剝離層剝離層通常杲編織纖維布，也可能杲尼龍、聚酯或玻璃纖維。尼龍、聚酯或玻璃纖維剝離層適用于大多數(shù)基體系統(tǒng)，但尼龍對酚醛塑料沒有分離性。如果使用剝離層應盡快地放在復合材料層壓件的頂上或下面。僅在膠接或噴漆前才將其去掉，這樣表面清潔，適于膠接。剝離層也可用在模胎和厚的層壓件之間起到阻擋揮發(fā)物的作用，從而防止復合材料層壓件表面產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)。3 .吸膠層吸膠層材料的作用是在固化期間從鋪貼件中吸收多余的樹脂，從

44、而達到所要求的纖維含量。玻璃纖維織品或其它有吸收性的材料或織布都能起到這種作用。吸膠層使用的數(shù)量取決于其吸收能力、零件中要求的纖維含量、以及鋪貼中所使用的預浸料的樹脂含量。如果允許采用較低固化的機械性能的較低纖維含量，可以取消吸膠層。但采用無吸膠層工藝和采用有吸膠層工藝相比，預浸料固化零件重量明顯增加。另一替代的方法是采用與最終零件所要求的纖維量相近的預浸料。這兩種方法將省去消耗材料吸膠層的費用。生稱之為阻擋層或阻擋膜的無粘性材料通常鋪在吸膠層和透氣層之間。在使用環(huán)氧樹脂時，阻擋層常常是無孔的薄膜即阻擋膜，這樣就能控制零件的樹脂滲出量。對于產(chǎn)品中的樹脂在固化期間產(chǎn)生的揮發(fā)物，采用帶有小孔的大空

45、隙的薄膜，以防止透氣材料與樹脂粘住，且不與其發(fā)生反應。通常采用價格低廉的材料薄膜來代替價格較高的特氟隆材料。在阻擋膜和透氣層之間靠近零件的邊緣處裝有熱電偶，用以控制零件的溫度。透氣層材料放在阻擋膜的頂上，讓真空壓力均勻地施加到鋪貼件上，在固化期間讓逸出的空氣或揮發(fā)物滲出。透氣層可以是能鋪開的、松散的紡織品或毛氈。有些鋪貼采用邊緣透氣層，就是單一的玻璃纖維束沿復合材料制品的邊緣放置且鋪過擋料圈。擋料圈通常裝在邊緣，以盡量減少邊緣滲膠。它可以是工裝總體的一部分或用像氯丁橡膠軟壓敏膠帶、硅橡膠、特氟隆或金屬棒之類材料固定住。擋料圈的高度應大致與鋪貼件的厚度（包括剝離層和吸膠層）相等，以防由于真空袋的

46、作用使零件邊緣成圓形。5.真空袋是在固化前和固化期間使真空壓力施加到鋪貼層匕并將外部熱壓罐壓力傳到零件上。真空袋能防止熱壓罐中使用的任何氣態(tài)加壓介質(zhì)（空氣或惰性氣體）滲入到零件中，引起多孔和不良的或不合格的產(chǎn)品。通常用消耗性材料如尼龍，適用于酚醛樹脂或其它材料。Kapton用于聚酰亞胺和其它高溫固化材料。對于連續(xù)的和基本相同形狀的零件，可用耐久真空袋，這些通常是模壓成型的橡膠。為了使真空袋和工裝密封，采用膠粘材料（密封劑）將真空袋固定在工裝上，使真空袋和工裝都粘住。固化模具是制件成形的基礎。它直接影響制件的：外形尺寸表面質(zhì)量內(nèi)部質(zhì)量理想的復合材料制件的成形模具應具有如下優(yōu)點：剛性好重量輕耐高溫

47、導熱快熱脹系數(shù)小使用壽命長制造容易使用和修理方便造價低廉熱壓罐用模具主要有金屬模具、電鑄饃模具、合成橡膠模具、復合材料模具等。模具按對制件的表面控制類型分類：內(nèi)模線模具（陽模）外模線模具（陰模）1 .模具材料鋁合金是復合材料制件固化模具用的最早、最多的材料。它有良好的導熱性，成形和加工工藝性也很好，比鋼輕，具有一定的使用壽命。但是，鋁的熱脹系數(shù)大，因此其使用受到了一定的限制。普遍用于尺寸精度要求不高和無協(xié)調(diào)尺寸要求的平板零件或單曲度零件。鋼作為固化模具的材料應用比較普遍，與鋁合金相比，它的導熱性差、比重大、造價高。但是鋼的熱脹系數(shù)比鋁合金低，使用壽命長。因此常常用作細長模具的材料，以及一些對尺

48、寸精度要求較高的材料。以石墨預浸料為代表的復合材料無熱脹系數(shù)匹配的問題（熱脹系數(shù)很小），重量最輕，易于塑造成形。適于用來作模具材料，但它的造價高、壽命短。目前，美國Airtech公司的Toolmaster模具材料體系，其工作溫度為210度，經(jīng)過800多次使用循環(huán)后，仍不會有滲漏、龜裂和分層缺陷。對于造價昂貴、外形復雜、制作困難的模具可用電鑄饃模具。合成橡膠模具（也稱彈性模具），就是用橡膠模具零件產(chǎn)生模壓壓力或者作為壓力強化件來增壓，以制造復合材料制品。近年來開發(fā)應用了熱膨脹模壓工藝，這是一種新工藝。它是將合成橡膠模壓零件緊緊地固定在剛性模體中，在固化周期內(nèi)，靠熱膨脹產(chǎn)生壓實壓力。復合材料（玻璃

49、纖維或碳纖維增強的復合材料）材料質(zhì)輕，可以塑造出需要的型面，得到優(yōu)良的部件外形。用玻璃纖維制做模具的框架既起到加強碳纖維復合材料型面板的作用，又可以降低成本，也不存在熱脹匹配的問題。但這種材料熱傳導性能不理想，使用溫度限制在基體樹脂允許的耐溫范圍內(nèi)。2 .模具結(jié)構(gòu)所有的固化模具其工作表面應光滑、平整、致密、無龜裂和滲漏，模具上應標有制件輪廓尺寸、疊層塊定位基準、各層鋪疊區(qū)間、纖維取向、測溫點位置、蜂窩夾芯位置。在非工作表面上應合理布置一定數(shù)量的真空接頭和隨爐件安放的位置、模具厚度應均勻，制件各部分在熱壓罐中應盡可能使其處于迎風方向，盡量避免熱風吹不到的死角。模具應有吊裝機構(gòu)和安放基準。（1）

50、鑄造模鑄造模一般是鋁模。模板厚度為2030mm。為保證足夠的剛度，沿模具長度方向鑄有加強筋。鑄鋁模容易加工、成本低，缺點是鑄造時容易出現(xiàn)砂眼，模具十分笨重。薄加筋板框架式模具用得較廣泛的是用鋁材。模板厚度一般為58mm,由輻型、焊接、數(shù)控精加工而成。（2）模板弦向由鋁型材或厚鋁板制成加強筋，采用干涉配合挪接或膠挪的方法密封連接模板和加強筋。沿著模板的展向用角材或拉桿連接。模具結(jié)構(gòu)重量輕，制造周期短、模板厚度均勻、厚度薄、升溫快?？蚣苁浇Y(jié)構(gòu)內(nèi)部空心，因而熱容量小，熱空氣可以在模板內(nèi)外表面暢通流動，溫度易于均勻，且自重小，運輸方便。這種結(jié)構(gòu)常用于熱壓罐成型和真空袋、壓力袋成型。復合材料成型模及過渡

51、模模體材料為復合材料。其優(yōu)點在于模體熱膨脹系數(shù)與產(chǎn)品基本相同，成型出的產(chǎn)品外形更準確；另外外觀質(zhì)量好。常由預浸料鋪疊形成模具型面，由玻璃纖維型材構(gòu)成框架的復合模具。型面在成型后可按樣板做任意的修補，因而可將模具制造得十分精確。復合材料成型模本身需按過渡模制造，因此過渡模對復合材料成型模是至關重要的。過渡模按材料可分為兩類：由泡沫制成的過渡模和用環(huán)氧樹脂加鋁粉制成的過渡模。2.4模壓成形用模具工藝描述熱固性塑料模壓成形是將模壓料直接加入高溫的壓模型腔和加料室，然后以一定的速度將模具閉合，模壓料在熱和壓力的作用下熔融流動，并很快充滿整個型腔，樹脂與固化劑作用發(fā)生交聯(lián)反應，生成不熔不溶的體型化合物，

52、固化成形為一定形狀的制品。當制品完全定型并具有最佳性能時，即開啟模具取出制品。對成形用模具應滿足下面一些要求：能承受20-80Mpa的高壓；能耐成形時模壓料對模具的摩擦；在175-200C溫度時，其硬度應無顯著下降；能耐模壓料及脫模劑的化學腐蝕；表面光滑；尺寸符合制品要求；在結(jié)構(gòu)上要有利于模壓料的流動及制品的取出，并能滿足工藝操作上的要求。2.模具結(jié)構(gòu)形式：碳纖維復合材料模壓成形的模具，一般都采用鋼模。對于形狀復雜，表面光潔的產(chǎn)品，模具的工作表面最好鍍銘。模具結(jié)構(gòu)特點如下：組合式模具脫模機構(gòu)流膠槽限位塊回彈量的考慮：3壓模分類：按壓模上下模的閉合形式分類如下：1 密閉式壓模密閉式壓模結(jié)構(gòu)有利于

53、把模壓料有效地壓到各成形部位。所壓制的制品機械強度較高，毛邊墊量小，在模壓生產(chǎn)中得到較廣泛的應用。缺點：壓模配合面磨損較嚴重，制品高度方向精度差模具結(jié)構(gòu)復雜。 敞開式壓模它是一種不帶加料室的壓模，只有在上下模完全閉合時才相互吻合。常用來壓制布、氈及織物型模壓料的制品，尤其是大型薄壁殼體、板、片狀零件。其設計制造周期短、造價低，一般嚴格控制壓模完全閉合，在制品高度方向上也有較準確尺寸。缺點：制品壓實程度差，制品壁厚均勻性差，外形和強度一致性差；溢料多，飛邊厚，原材料浪費較嚴重，制品后加工量大。 半密閉式和半密閉逆式壓模型腔以上有加料腔，其徑向尺寸大于型腔，分界處有環(huán)形拉壓面。這種壓模壓制的制品會

54、產(chǎn)生較大的熱量，壓力損失較大，制品經(jīng)常出現(xiàn)不夠致密的現(xiàn)象。所以，只有當制品尺寸形狀極為復雜，而采用密閉式壓模相當困難，或在壓制工藝上有特殊需要時，才采用這兩種壓模。PCM(PrepregCompressionMolding)LaminateHeatPreformChargeCompressionDemoldAdvancedRTMDryfabricischargedinheatedtool,thenresinisinjectedintothemold.CycletimecanbeshortenedwithfastcuringresinsystemFabricH»atFraformCha

55、rgeResinInjectionDemoldNewlydevelopedfastcuringprepregispreformed,andthencuredinheatedsteeltool.Shortmoldcycletimes.2.5 拉擠成形技術拉擠工藝是一種連續(xù)生產(chǎn)復合材料型材的方法，它是將紗架上的無捻玻璃纖維粗紗和其它連續(xù)增強材料、聚脂表面氈等進行樹脂浸漬，然后通過保持一定截面形狀的成型模具，并使其在模內(nèi)固化成型后連續(xù)出模，由此形成拉擠制品的一種自動化生產(chǎn)工藝。2.5.1 自動鋪帶技術AutomatedTapelaying采用有隔離襯紙單向預浸帶，剪裁、定位、鋪疊、輻壓均采用數(shù)控技術

56、自動完成，由自動鋪帶機實現(xiàn)。?FTLM:4個運動軸，采用150mm和300mm寬的預浸帶，主要用于平板鋪放；?CTLM:5個運動軸，主要采用75mm和150mm寬的預浸帶，適于小曲率壁板的鋪放，如機翼蒙皮、大尺寸機身壁板等部件。平面鋪帶FTLM曲面鋪帶CTLM2.5.2 自動鋪絲技術自動鋪絲技術(Fiberplacement):綜合了自動鋪帶和纖維纏繞技術的優(yōu)點，鋪絲頭把纏繞技術中不同預浸紗獨立輸送和自動鋪帶技術的壓實、切割、重送功能結(jié)合在一起。由鋪絲頭將數(shù)根預浸紗在壓輻下集束成為一條寬度可變的預浸帶(寬度變化由程序控制預浸紗根數(shù)自動調(diào)整)后鋪放在芯模表面、加熱軟化預浸紗并壓實定型。與自動鋪帶對比，自動鋪絲技術有兩個突出的優(yōu)點：采用多組預浸紗，具有增減紗束根數(shù)的功能；根據(jù)構(gòu)件形狀自動切紗適應邊界，幾乎沒有廢料、且不需要隔離紙；