成型工藝課件

1、1. 手糊成型、層壓和模壓成型 方法（重點及難點）2. 模壓成型的工藝過程（重點）本章重點及難點：3. 不同成型方法的應(yīng)用領(lǐng)域（了解）第1頁/共110頁概述 國外在CM生產(chǎn)中的比例 我國手糊成型法 22.1% 80-90% 噴射成型法 9.1%模壓成型法 42.3% 需要提高注射成型法真空袋壓法連續(xù)纖維纏繞技術(shù) 7.2% 基本無拉擠成型一、 復(fù)合材料成型方法第2頁/共110頁5.1.2. 選擇成型工藝方法的原則 生產(chǎn)復(fù)合材料制品的特點是材料生產(chǎn)和產(chǎn)品成型同時完成，因此在選擇成型方法時，必須同時滿足材料性能、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益等多種因素的基本要求，一般遵循以下幾點： 產(chǎn)品的外形構(gòu)造和尺寸大小，有

2、的工藝方法對尺寸有要求，如注射成型有要求，而手糊成型沒有要求； 材料性能和產(chǎn)品質(zhì)量要求，如材料的物化性能、產(chǎn)品的強度及表面粗糙度（光潔度）要求等； 生產(chǎn)批量大小及供應(yīng)時間（允許的生產(chǎn)周期），批量有區(qū)別； 企業(yè)有可能提供的設(shè)備條件及資金； 綜合經(jīng)濟效益，保證企業(yè)效益。第3頁/共110頁 舉 例：a. 生產(chǎn)批量大、數(shù)量多及外形復(fù)雜的小產(chǎn)品模壓成型； e.g. 機械器件、電子器材等。b造型簡單的大尺寸制品，批量小手糊成型、噴射成型； e.g. 浴盆、汽車部件、胎體外殼、大型儲槽等。c壓力管道及容器纏繞工藝；d板材及成型制品連續(xù)成型工藝。 第4頁/共110頁復(fù)合材料工藝 復(fù)合材料工藝：將纖維、樹脂等原

3、材料用適當(dāng)?shù)姆椒?，?jīng)浸漬、賦形、固化等環(huán)節(jié)，制備出復(fù)合材料制品的過程。 主要包括，復(fù)合材料成型工藝、半成品制備工藝和夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制品成型工藝。第5頁/共110頁5.1.1 制備復(fù)合材料的主要工藝流程復(fù)合材料工藝就是將組分材料組合在一起的“適當(dāng)方法”。復(fù)合材料成型加工的工藝流程： 預(yù)浸料半成品的制備；增強材料的預(yù)成型制得毛坯；復(fù)合材料的固化成型。第6頁/共110頁5.1.2 復(fù)合材料成型工藝分類1 按預(yù)成型方法分類1）層貼法 （手糊法）：包括采用布、帶或氈等增強材料和低粘度膠液的濕法手糊工藝和采用預(yù)浸料的干法層貼工藝。2）沉積法：包括利用壓縮空氣將短切纖維噴積（射）到模具表面的纖維噴積法預(yù)成

4、型和利用抽空是短切纖維吸附到網(wǎng)模上的纖維吸積法預(yù)成型。3）纏繞法：是將連續(xù)長纖維紗、布、帶浸膠后連續(xù)地纏繞到相應(yīng)產(chǎn)品內(nèi)腔尺寸的芯模或內(nèi)襯上，然后固化的成型方法。 4）編制法：將增強材料編制成與產(chǎn)品形狀尺寸基本一致的三維立體織物，是一種連續(xù)纖維紗新型預(yù)成型方法。第7頁/共110頁按成型壓力分類1)接觸成型：成型固化時不再施加壓力，僅靠手工或簡單工具的輔助鋪貼增強材料和樹脂，包括濕法手糊工藝和噴射成型工藝。2）真空袋成型：利用真空袋將鋪層等預(yù)成型體模具密封，由內(nèi)向外抽去空氣和揮發(fā)分，借助大氣壓力對制品產(chǎn)生低于0.1MPa的壓力，以降低制品孔隙率。3）氣壓室成型：在制品表面，制造一個密閉的氣壓室，利

5、用壓縮氣體、借助真空袋或橡皮膠囊等介質(zhì)將氣壓室氣體壓力傳遞到制品上，實現(xiàn)對復(fù)合材料的加壓。第8頁/共110頁4）熱壓罐成型：真空袋-熱壓罐成型是利用熱壓罐內(nèi)部的加熱氣體，對封入真空袋中的復(fù)合材料疊層坯料加壓加熱固化。5）模壓成型：包括軟塞法的低壓成型和金屬對模法的高壓模壓成型。6）樹脂傳遞模塑(RTM)、樹脂膜熔滲(RFI)、吸膠成型：利用真空或壓力使樹脂流入模具，浸漬增強材料預(yù)成型毛坯，再加熱固化的液體模塑方法。7）增強反應(yīng)注射成型(RRIM):是將反應(yīng)聚合和注塑加工相結(jié)合的加工方法。8）拉擠成型：將浸有樹脂的纖維或預(yù)浸紗連續(xù)通過一定的加熱口模，擠出多余樹脂，在牽引下固化。第9頁/共110頁

6、按開、閉模分類1）閉模成型：包括模壓成型、樹脂傳遞模塑(RTM)、注射成型、增強反應(yīng)注射成型（RRIM).2) 開模成型：手糊成型、噴射成型、真空袋成型、壓力袋成型、熱壓釜成型、纖維纏繞成型、拉擠成型、離心澆鑄成型。3）其他：編制、吸積（吸膠）成型。第10頁/共110頁5.1.3 復(fù)合材料制品的成型特點大都采用低壓成型（模壓和注射外），壓力低于2MPa。施加壓力的作用： 使塑料產(chǎn)生流動，克服塑料流體與模具之間的摩擦力； 排除低分子物壓實物料，得到致密均勻的制品。采用低壓成型的原因： 使填料預(yù)成型；采用可低壓成型的樹脂配方；利用彈性介質(zhì)傳遞壓力使壓力垂直作用于制品表面，加壓效果好。第11頁/共1

7、10頁5.1.4復(fù)合材料工藝過程要點 1 纖維必須均勻地按設(shè)計要求分布在制品的各個部分。2 樹脂必須適量地均勻地分布在制品的各個部位，并適當(dāng)固化。3 工藝過程中盡量減少氣泡，降低孔隙率，條制品的致密性。4 充分掌握所用樹脂的工藝性能，制定合理的工藝規(guī)范。第12頁/共110頁5.1.5 復(fù)合材料制品工藝設(shè)計內(nèi)容根據(jù)制品性能要求選材(F.M);根據(jù)單向板性能鋪層設(shè)計；根據(jù)材料工藝性選擇成型方法；工裝模具設(shè)計（模線樣板法）；成型工藝實驗。第13頁/共110頁5.1.6 復(fù)合材料成型三要素賦形：增強材料在設(shè)定的方向上均勻進行排列。浸漬：是將增強材料間的空氣置換為基體樹脂，以形成良好的界面黏結(jié)和復(fù)合材料

8、的低孔隙率。固化：基體樹脂的分子鏈結(jié)構(gòu)由線形結(jié)構(gòu)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Fig.5-3 成型三要素與原材料的相互關(guān)系？第14頁/共110頁手糊成型是用手工或在機械輔助下，將增強材料和熱固性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。 5.2 手糊成型工藝濕法：將增強材料（布、帶、氈）用含或不含溶劑膠液直接裱糊，其浸漬和預(yù)成型同時完成。干法：采用預(yù)浸料按鋪層序列層貼預(yù)成型，將浸漬和預(yù)成型過程分開，或預(yù)成型毛坯后，再用模壓或真空袋-熱壓罐的成型方法固化成型。第15頁/共110頁工藝流程模具準(zhǔn)備涂脫模劑樹脂膠液配置增強材料準(zhǔn)備手糊成型固化脫模后處理檢驗制品涂膠

9、衣增強層制作第16頁/共110頁典型的手糊成型CM的結(jié)構(gòu)第17頁/共110頁1模具制造（木材、石蠟，金屬，水泥，復(fù)材） 模具光澤度要高，對制品的表面光澤度有影響。2脫模劑 應(yīng)具備的條件： 不腐蝕模具，不影響樹脂固化，對樹脂粘附力小 成膜時間短，成膜均勻光滑 操作簡便，使用安全，價格便宜 脫模劑的使用溫度應(yīng)高于固化溫度 薄膜型脫模劑：聚酯薄膜、PVA、玻璃紙等； 溶劑型脫模劑：PVA（低分子量）、水、酒精的溶液 蠟型脫模劑：硅酯，石蠟，硅油一、模具準(zhǔn)備第18頁/共110頁二、原材料準(zhǔn)備1樹脂溶液（膠液） 聚合物基體的選擇選擇手糊成型用樹脂基體應(yīng)滿足的要求： 能在室溫下固化； 能制備成粘度適當(dāng)?shù)娜?/p>

10、液； 無毒或低毒； 價格便宜。 適宜的凝膠時間。 不飽和樹脂80；其次環(huán)氧樹脂； PI高性能樹脂。第19頁/共110頁 膠液配方 不飽和聚酯樹脂： 引發(fā)劑：BPO 60130； 促進劑( 活化劑):使室溫固化，如 萘鈉鈷、環(huán)烷酸鈷； 交聯(lián)劑：苯乙烯 填料：e.g. 二氧化硅、碳酸鈣、滑石粉、石墨等。降低成本，改善性能。 環(huán)氧樹脂：固化劑（胺類）；稀釋劑；填料；色料。二、原材料準(zhǔn)備第20頁/共110頁 膠液的配制：兩個因素：粘度，加稀釋劑調(diào)節(jié)，=0.2 0.5 Pas凝膠膠時間：在一定溫度下，由引發(fā)劑、促進劑、或固化劑來決定。（要求指標(biāo)必須嚴(yán)加控制，事先做凝膠測試）。手糊作業(yè)完成后應(yīng)能及時凝膠

11、過短：粘度增加，增強材料不能被浸透，作業(yè)難以完 成。 過長：增長了生產(chǎn)周期，導(dǎo)致膠液流失、交聯(lián)劑揮發(fā)、局部貧膠或不能完全固化。凝膠時間可通過合理的膠液配方來調(diào)節(jié)：不飽和樹脂：引發(fā)劑、促進劑環(huán)氧樹脂：固化劑 配制時，先將樹脂（除固化劑外）及其他成分先調(diào)均勻，施工前加入固化劑，均勻后馬上使用。二、原材料準(zhǔn)備第21頁/共110頁2增強材料準(zhǔn)備 主要玻璃纖維及其織物 芳綸、碳纖維（1）表面處理（2）烘干（3）下料，裁剪3其他材料準(zhǔn)備填料：CaCo3,Al2O3,Sb2O3,MnS2顏料：觸變劑：氣相SiO2，膨潤土，PVC細粉二、原材料準(zhǔn)備防止流掛、滴落等現(xiàn)象第22頁/共110頁三、膠衣層準(zhǔn)備膠衣層：

12、熱固性樹脂在固化過程中會產(chǎn)生一定的收縮，這種收縮作用使纖維在制品表面凸出來。因此在制品表面做一層樹脂含量高、性能好的面層叫膠衣層。Note：膠衣層可以是純樹脂也可以用短纖維增強一般0.25-0.5mm。膠衣層影響制品表面硬度、耐磨、耐候、耐水等性能膠衣樹脂可以市售，也可以自制一般為不飽和聚酯和環(huán)氧樹脂。第23頁/共110頁 噴（刷）膠衣層，也稱表面層。樹脂含量高，又稱高樹脂層。 作用：表面制品不僅美化制品，而且可保護制品不受周圍介質(zhì)的侵蝕，提高CM的耐蝕性，具有延長制品使用壽命的功能。 膠衣層全部凝膠后，開始手糊作業(yè)； 玻璃布鋪層，鋪層注意拼接縫。 (4)鋪一層纖維，刷一層樹脂，注意排除氣泡。

13、 (5) 糊制完成后，最外層覆蓋玻璃紙，氧氣是不飽和樹脂的阻聚劑。四、糊制成型糊制過程第24頁/共110頁1.鋪層的拼接形式 搭接 產(chǎn)品外形發(fā)生變化 對接 外形較好，制品平直 （ 有交錯接與梯形接）2.鋪層二次固化拼接 對于較厚的制品，由于樹脂固化放熱量大，易產(chǎn)生產(chǎn)品的變形與分層。應(yīng)分兩次鋪層固化。一般7mm時，需分兩次鋪層固化。（實驗中注意！） 在接縫區(qū)加一層附加布增強;接縫距離S一般控制在12cm。鋪層控制四、糊制成型第25頁/共110頁對接鋪層控制交錯接梯形接第26頁/共110頁 先按一定鋪層錐度糊制各層，使其形成階梯形，達到一定厚度后（不超過7mm），在階梯上鋪放一層“無膠平紋玻璃布”

14、。固化后撕去該層玻璃布并保證拼接面的粗糙度和清潔。然后糊以下各層。鋪層2次固化的拼接方法第27頁/共110頁五、 固化室溫固化：溫度15，濕度80固化時間：要有適當(dāng)?shù)墓袒芷?，才能發(fā)揮玻璃鋼制品的應(yīng)有性能。 分為：凝膠階段 定型階段（硬化階段） 熟化階段（完全固化階段） 固化度： 樹脂固化反應(yīng)的程度 常用丙酮萃取法測定 。用百分率表示 第28頁/共110頁六、 脫模及后處理注意時機，24小時后（凝膠）可脫模，但仍要放置一周以上方可使用聚酯玻璃鋼的強度一般到1年后才能穩(wěn)定。有的需加熱后處理：作用：使制品充分固化，提高性能，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。 環(huán)氧：150以內(nèi) 不飽和聚酯：5080第29

15、頁/共110頁1、制品表面發(fā)粘原因1： 解決辦法： （1）在樹脂中加入0.02左右的液體石蠟； （2）在樹脂中摻加5的異晴酸酯 ；（3）制品表面覆蓋薄膜隔絕空氣； 空氣濕度太大，水對樹脂起阻聚作用。 原因2： 引發(fā)劑、促進劑的比例弄錯或失效，更換引發(fā)劑、促進劑。 七、 質(zhì)量控制第30頁/共110頁2、制品內(nèi)氣泡太多 原因1： 樹脂用量過多 解決辦法： 1、控制膠含量 2、注意拌合方式 原因2： 樹脂粘度過大解決辦法： 1、適當(dāng)增加稀釋劑2、提高環(huán)境溫度 原因3： 增強材料選擇不當(dāng) 解決辦法： 選用浸透性好的無捻玻璃布 七、 質(zhì)量控制第31頁/共110頁3、流膠原因3： 原因2： 原因1： 樹脂

16、粘度太小，可加入23的活性氧化硅。 配料不均勻， 充分攪拌 。固化劑用量不足， 適當(dāng)調(diào)整固化劑用量。七、 質(zhì)量控制第32頁/共110頁優(yōu)點： 不受產(chǎn)品尺寸和性狀的限制，適應(yīng)尺寸大、批量小、性狀復(fù)雜的產(chǎn)品； 設(shè)備簡單，投資少，設(shè)備折舊費低； 工藝簡單； 易于滿足產(chǎn)品設(shè)計要求，可以在產(chǎn)品不同部位任意增補增強材料； 制品樹脂含量高，耐腐蝕性好。缺點： 生產(chǎn)效率低，勞動強度大，勞動衛(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)性能相對較低。七、手糊成型的特點第33頁/共110頁5.3 預(yù)浸料及其成型工藝 ？ 干法手糊層貼預(yù)成型后的復(fù)合材料固化成型，按加壓方式不同，主要有以下幾種成型工藝：袋

17、壓成型法：包括真空袋、壓力袋、真空袋-熱壓 罐成型法；層壓成型法；模壓成型法。第34頁/共110頁預(yù)浸料及其制造方法 預(yù)浸料（Prepregs）： 纖維或織物預(yù)先浸漬樹脂，經(jīng)一定處理后貯存?zhèn)溆玫陌氤善贰Ｖ恍璨眉艉?，?jīng)一定成型工藝加工成所需要的制品?？煞譃閱蜗囝A(yù)浸料和織物預(yù)浸料。第35頁/共110頁單向預(yù)浸料對織物也可采用這種方法，另外 濕法 干法（熔融的樹脂直接浸附在纖維上）。第36頁/共110頁5.3.1 袋壓成型工藝 袋壓成型工藝，是在干法手糊預(yù)成型復(fù)合材料上，裝上橡膠袋或塑料袋（PE，PVA），將氣體壓力施加到未固化的復(fù)材制品表面，而使制品成型的工藝方法。 是借助成型袋與模具之間 抽真空

18、形成的負壓或袋外施加壓力，使復(fù)合材料坯料緊貼模具，從而固化成型的方法。第37頁/共110頁袋壓成型工藝的分類參看P176圖5-6第38頁/共110頁1、開模僅用一個陽?；蜿幠?，就可以得到形狀復(fù)雜的制件。2、制品兩面較平滑；3、能適應(yīng)聚酯、環(huán)氧及酚醛樹脂；4、制品質(zhì)量高，成型周期短。袋壓法的特點優(yōu)點缺點成本較高，不適用于大尺寸制品。第39頁/共110頁袋壓法的應(yīng)用應(yīng)用適合袋壓法生產(chǎn)的制品有： 原型零件； 產(chǎn)量不大的制品； 模壓法不能生產(chǎn)的較復(fù)雜制品 需要表面光滑的中小型制品第40頁/共110頁 5.3.2 模壓成型技術(shù)模壓成型(compression molding)： 是將一定量的復(fù)合材料疊層

19、毛坯或模壓料放入金屬對模中，在一定溫度和壓力作用下，使疊層毛坯或模塑料在模腔內(nèi)受熱塑化、受壓流動并充滿模腔成型固化而獲得制品的一種工藝方法。模壓料包括：短纖維增強材料；樹脂基體；輔助材料。第41頁/共110頁在模壓料充滿模腔的流動過程中，樹脂流動，增強材料也隨之流動，所以成型壓力高，屬高壓成型。模壓過程中模壓料的變化：物料外觀發(fā)生變化；結(jié)構(gòu)和性能也發(fā)生了質(zhì)的變化。但增強材料基本保持不變，發(fā)生變化的主要是樹脂。一、 概述第42頁/共110頁隨溫度的變化，模壓成型制品發(fā)生的變化： 1、模壓料（加熱到一定溫度時）樹脂受熱融化成粘流狀態(tài)，在壓力作用下粘裹纖維一道流動，直至填滿模腔（稱為Resin的流動

20、階段）； 2、（繼續(xù)升溫）模壓料發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，分子量增大； 3、 溫度再次升高，模壓料交聯(lián)反應(yīng)繼續(xù)進行，最后失去流動性，樹脂不熔不溶的體型結(jié)構(gòu)，也稱“固化階段”注意：各階段連續(xù)出現(xiàn)，無明顯界限，且發(fā)應(yīng)是不可逆的。一、 概述第43頁/共110頁壓力高，屬高壓成型；對模具要求高高強度、高精度、耐高溫金屬；生產(chǎn)效率高，制品尺寸精確度高，表面光潔，對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品可一次成型，無需二次加工。制品外觀及尺寸的重復(fù)性好，易實現(xiàn)機械化和自動化等特點；缺點：模具設(shè)計制造復(fù)雜；投資大（壓力模具）；制品尺寸受設(shè)備限制（適應(yīng)中小尺寸CM制品）二、 模壓成型工藝特點第44頁/共110頁模壓成型設(shè)備第45頁/共110頁1

21、. 模壓料準(zhǔn)備模壓料由三部分組成： 短纖維增強材料； 樹脂基體； 輔助材料 原料 短纖維增強材料：GF、高硅氧纖維、CF、尼龍或混雜； 樹脂基體：酚醛樹脂；環(huán)氧樹脂，PI，有機硅 輔助材料：使模壓料具有良好的工藝性能和滿足制品的特殊要求。如：改善流動性、尺寸穩(wěn)定性、阻燃性、耐腐蝕性等。 三、 模壓成型工藝過程第46頁/共110頁環(huán)氧樹脂 60phr616酚醛樹脂 40phrMoS2 4phr丙酮 100phr玻璃纖維 150phrKH-550 2phr （偶聯(lián)劑）模壓料典型配方第47頁/共110頁 制備工藝流程1. 模壓料準(zhǔn)備第48頁/共110頁撕松機結(jié)構(gòu)示意圖1-電機；2-機體；3-配重；4

22、-進料輥； 5、6-撕料輥；7-罩體第49頁/共110頁 模壓料的工藝性 a. 流動性 b. 收縮性 c. 壓縮性1. 模壓料準(zhǔn)備第50頁/共110頁 模壓料的工藝性及其影響因素a. 流動性：是指在一定溫度和壓力下模壓料充滿模腔的能力 流動性好：可選擇較低的成型溫度和壓力，也比較容易壓制復(fù)雜的CM； 流動性差：可選擇較高的成型溫度和壓力，不易壓制復(fù)雜的CM。對于熱固性樹脂：加熱：使物料流動性增加，在壓力作用下，產(chǎn)生流動，并充滿模腔；易使活性基因產(chǎn)生交聯(lián)，流動性下降。加壓：物料剪切變形，大分子部分取向及觸變效應(yīng)，流動性增加；增加活性分子間的碰撞機會，交聯(lián)反應(yīng)加速，流動性降低。交聯(lián)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，

23、系統(tǒng)溫度的升高加速了交聯(lián)反應(yīng)的固化過程，從而使流動性降低。第51頁/共110頁溫度流動性TkBCA壓力時間溫度一定流動速度溫度對流動性的影響壓力對流動性的影響溫度和壓力對流動性的影響第52頁/共110頁應(yīng)該指出： 模壓料熔體只要求有合適的流動性，并不是流動性愈大愈好。流動性過大會產(chǎn)生一系列不良現(xiàn)象。 如： 合模時溢料過多；浪費材料纖維與樹脂離析； 質(zhì)量不好 產(chǎn)品不同部位聚膠、貧膠。 模壓料的工藝性及其影響因素第53頁/共110頁b. 收縮性：模壓制品從模具脫出后尺寸減小的特性稱模壓料的收縮性。產(chǎn)生收縮的原因：熱收縮: 模壓制品的線膨脹系數(shù)比模具材料（金屬）大，所以脫模冷卻后，收縮率大于模具收縮

24、率，使所得CM制品模具尺寸；結(jié)構(gòu)收縮: 固化過程中，交聯(lián)反應(yīng)使體積收縮。實際收縮率 Q實 計算收縮率 Q計 a制品在壓制溫度下的尺寸，mm b制品在室溫下的尺寸，mm c模具空腔在室溫下的尺寸，mm第54頁/共110頁模壓料收縮的影響因素： （1）原材料的影響 a、環(huán)氧樹脂比酚醛樹脂、聚酯樹脂的收縮率小。 原因： 環(huán)氧樹脂固化時無小分子逸出；酚醛樹脂固化時有小分子逸出；聚酯樹脂固化時苯乙烯交聯(lián)劑單體轉(zhuǎn)化的收縮較大，另外部分苯乙烯逸出。 b、模壓料中多加入纖維及填料可降低收縮率。 加入熱塑性樹脂粉可顯著降低制品收縮，后面課 程討論。 原因： 玻纖及填料的收縮率小于樹脂。 第55頁/共110頁（2

25、）模具結(jié)構(gòu)和制品形狀的影響 模具的結(jié)構(gòu)不同對制品的收縮尺寸也有影響，模具剛度不夠時，壓制時變形會使尺寸增大，特別對較薄的制品因為壓制時的變形，使制品尺寸有時會大于模具尺寸。因此，要根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗考慮模具結(jié)構(gòu)的影響。 模壓料收縮的影響因素： 第56頁/共110頁原因： 充分固化比固化不充分收縮率小。 d. 一般提高成型壓力，可使制品密實，減少收縮率。 b. 冷脫模比熱脫模收縮率小c. 一般模壓溫度低收縮率低。 （3）成型工藝條件的影響（溫度與壓力的影響） a. 保溫、保壓時間延長可減少收縮率 使制品在模內(nèi)交聯(lián)、定型。 原因： 模壓料收縮的影響因素： 第57頁/共110頁c. 壓縮性壓縮比： 是指模

26、壓料和模壓制品比容的比值。 即制品密度與模壓料密度的比值。 壓縮比過大，即模壓料過于蓬松，給裝模帶來困難，對于壓縮比太大的模壓料，一般需要采取預(yù)成型工藝。纖維狀的模壓料的壓縮比一般為610。 模壓料的工藝性及其影響因素第58頁/共110頁2. 模壓料成型工藝第59頁/共110頁 模壓料預(yù)熱和預(yù)成型預(yù)熱：壓制前對模壓料預(yù)先加熱處理。 目的：是為了改善模壓料的工藝性能；如增加流動性，便于裝模和降低制品的收縮率，同時提高模壓料溫度，縮短固化時間，降低成型壓力。預(yù)成型：將模壓料在室溫下預(yù)先壓成與制品相似的性狀，然后再壓制。預(yù)成型操作可縮短成型周期，提高生產(chǎn)率及制品的性能。2. 模壓料成型工藝第60頁/

27、共110頁（2） 模壓工藝參數(shù) a .溫度： b .壓力 c .時間物料宏觀上歷程：粘流、凝膠、硬固； 微觀上變成了網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)。2. 模壓料成型工藝第61頁/共110頁a.溫度：主要作用：促進樹脂塑化（增加樹脂分子熱運動、降低粘度）和固化。裝模溫度：物料放入模腔時模具的溫度。主要取決于模壓料的品種和質(zhì)量指標(biāo)。 注意：在此溫度下，應(yīng)有利于趕出低分子物和使物料易于流動，且樹脂不致發(fā)生明顯的化學(xué)變化。最高模壓溫度（過高過低都不好） 過高：樹脂反應(yīng)速度過快，物料流動性變差，局部固化，物料不能充滿模腔，易產(chǎn)生內(nèi)壓力； 過低：不能完全固化2. 模壓料成型工藝第62頁/共110頁 b. 壓力作用：克服模壓

28、料的內(nèi)摩擦及物料和模腔的外摩擦，使物料充滿模腔； 克服物料揮發(fā)物（如：溶劑、水、及固化劑產(chǎn)物）的抵抗力及壓緊制品以保證精確的形狀和尺寸。c. 時間除升溫速率與時間有關(guān)外，還有保溫時間。 -保溫時間：指在成型壓力和模壓溫度下保溫的時間。作用是使制品固化完全和消除內(nèi)應(yīng)力。2. 模壓料成型工藝第63頁/共110頁又稱后固化處理：制品脫模后放在烘箱中加熱處理。目的：提高制品固化反應(yīng)程度，通過提高溫度，使尚未反應(yīng)的基團間繼續(xù)交聯(lián)，增加交聯(lián)密度。去除殘留揮發(fā)物且消除內(nèi)應(yīng)力。從而使制品的機械性能、耐熱性、電絕緣性、吸濕性等都有所提高。(3) 后處理2. 模壓料成型工藝第64頁/共110頁層壓成型工藝： 是把

29、一定層數(shù)的浸膠布疊在一起，送入多層液壓機，在一定的溫度和壓力下壓制成板材的工藝。 5.3.4 層壓成型技術(shù)第65頁/共110頁層壓成型工藝流程第66頁/共110頁一、浸膠增強材料浸漬樹脂、烘干等工藝過程稱為浸膠。 浸膠的工藝過程是：增強材料經(jīng)過導(dǎo)向輥進人裝有樹脂膠液的膠槽內(nèi)，經(jīng)過擠膠輥，使樹脂膠液均勻地浸漬增強材料，然后連續(xù)地通過熱烘道干燥，以除去溶劑并使樹脂反應(yīng)至一定程度(B階)，最后將制成的膠布或膠紙裁剪成塊。浸膠所用設(shè)備是浸膠機：浸膠槽、烘干箱和牽引輥三部分。第67頁/共110頁立式浸膠機示意圖第68頁/共110頁浸膠影響因素膠液的濃度、粘度浸漬的時間：3045S浸漬過程中的張力、擠膠輥

30、、刮膠輥等也會影響浸膠質(zhì)量。揮發(fā)分含量可溶性樹脂含量樹脂含量（4055）。影響因素質(zhì)量控制第69頁/共110頁（1）含膠量的控制 X1W1膠布質(zhì)量 g；W2坯布質(zhì)量 g；X1膠布含膠量 。 一般情況下，層壓板用膠布含膠量控制在3040；而面層膠布含膠量應(yīng)比內(nèi)層膠布含膠量稍高。質(zhì)量控制實際生產(chǎn)中含膠量控制方法：1）、調(diào)整膠液粘度；2）、調(diào)整浸膠時間；3）、調(diào)節(jié)膠輥間距第70頁/共110頁（2）可溶性樹脂含量控制X2 W3溶解后膠布質(zhì)量； X2可溶樹脂含量。 可溶性樹脂含量通過對干燥溫度、時間調(diào)整來控制。 烘干溫度高、時間長，可溶性樹脂含量降低，反之可溶性樹脂含量高。9095質(zhì)量控制第71頁/共1

31、10頁（3）揮發(fā)份含量控制X3 W4烘干后膠布質(zhì)量。 揮發(fā)份含量一般通過調(diào)整干燥速度（溫度、時間）來實現(xiàn)。 干燥溫度提高過快，揮發(fā)份來不及跑掉會影響膠布質(zhì)量。揮發(fā)份含量的控制范圍為：1.53%。質(zhì)量控制第72頁/共110頁二、成型 將一定層數(shù)的經(jīng)過疊合的膠布置于兩塊不銹鋼橫板之間，在多層液壓機中，經(jīng)加熱加壓固化成型，再經(jīng)冷卻、脫模、修整即得層壓板制品。 熱壓成型過程主要由溫度、時間和壓力三要素第73頁/共110頁二、成型1.溫度控制由膠料的固化特性、揮發(fā)分的種類及含量決定，一般分階段加熱時間溫度/第一階段第二階段第三階段第四階段第五階段第74頁/共110頁二、成型壓力控制加壓作用：1. 用來克

32、服揮發(fā)分的蒸氣壓力，這是主要作用；2. 使粘稠的樹脂有一定的流動性；3. 使膠布受到一定的壓縮，并使膠布層間有較好的接；4. 防止復(fù)合材料在冷卻過程中變形。壓力的控制： 成型壓力的大小根據(jù)樹脂的固化特性來確定。如果樹脂在固化過程中有小分子逸出成型壓力就大一些；樹脂的固化溫度高，成型壓力也要相應(yīng)地增大。10MPa第75頁/共110頁5.4 噴射成型工藝噴射成型工藝 是利用噴槍將玻璃纖維及樹脂同時噴到模具上而得到復(fù)合材料的工藝方法。 是將纖維噴積預(yù)成型、樹脂噴液和浸漬在一個過程中同時完成。 是為改進手糊成型工藝而開發(fā)的一種半機械化成型工藝，它是手糊工藝的變形。第76頁/共110頁玻璃纖維無捻粗紗聚

33、酯樹脂加熱引發(fā)劑促進劑靜態(tài)混合切割 噴槍噴射成型模具輥壓固化脫模 一、噴射成型工藝流程第77頁/共110頁 噴射成型工藝示意圖第78頁/共110頁內(nèi)混合型噴射 外混合型噴射 內(nèi)混合型樹脂與引發(fā)劑混合后噴出，不產(chǎn)生引發(fā)劑蒸汽，但是噴槍必須及時用溶劑清洗，否則噴槍易堵。 外混合型是引發(fā)劑與樹脂在空氣中混合，浪費材料，并有污染。二、 噴射成型分類第79頁/共110頁工藝參數(shù)1、纖維 含量 2833，長度2550mm2、樹脂含量60左右 3、膠液粘度0.30.8Pa.s， 觸變度1.54 4、噴射量 膠860g/s 5、噴槍夾角 20，距模具350400mm 6、噴射壓力0.30.35MPa三、 噴射

34、成型工藝控制第80頁/共110頁1、環(huán)境溫度 255；2、壓力要穩(wěn)定；3、噴射工序標(biāo)準(zhǔn)化；4、樹脂應(yīng)加溫、保溫； 5、纖維切割要準(zhǔn)確；6、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)膠及纖維的噴射量； 7、噴射前在模具上噴一層樹脂；8、噴槍移動要均勻，不能漏噴；9、每一層噴完后應(yīng)立即輥壓，再噴第二層；10、調(diào)整好噴槍的角度和距離；11、特殊部位應(yīng)用特殊方法處理。工藝要點三、 噴射成型工藝控制第81頁/共110頁優(yōu)點： 生產(chǎn)效率高，是手糊的24倍； 成本低（無捻粗紗）； 無接縫；缺點： 樹脂含量高，制品強度低； 現(xiàn)場粉塵大，工作環(huán)境差；四、噴射成型的特點第82頁/共110頁纏繞成型工藝?yán)瓟D成型工藝樹脂傳遞模塑成型工藝 5.5 成型

35、工藝新技術(shù)第83頁/共110頁5.5.1 纏繞成型工藝一、概述纏繞成型工藝： 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。纏繞成型工藝特點： （1）比強度高 （2）生產(chǎn)成本低 （玻璃纖維用量可達80）; （3）生產(chǎn)效率高 （可實現(xiàn)機械化、自動化操作）。 （4）制品幾何形狀有局限性（圓柱、球等正曲率回轉(zhuǎn)體）。 第84頁/共110頁第85頁/共110頁纏繞成型工藝分類： 干法纏繞：一、概述將預(yù)浸紗帶（或預(yù)浸布），在纏繞機上經(jīng)加熱至粘流狀態(tài)并纏繞到芯模上的成型工藝過程。 特點： 制品質(zhì)量穩(wěn)定（含膠量、尺寸等）； 纏繞速度快（100200m/min

36、）; 勞動衛(wèi)生條件好； 預(yù)浸設(shè)備投資大。 第86頁/共110頁濕法纏繞：一、概述將無捻粗紗經(jīng)浸膠后直接纏繞到芯模上的成型工藝過程。 特點：不需要預(yù)浸漬設(shè)備，設(shè)備投資少；便于選材； 紗片質(zhì)量及張力需嚴(yán)格控制；固化時易產(chǎn)生氣泡。 第87頁/共110頁半干法纏繞：將無捻粗紗浸膠后，隨即預(yù)烘干，然后纏繞到芯模上的成型工藝方法。 特點：與濕法相比增加了烘干工序，與干法相比縮 斷了烘干時間，降低了烘干程度； 纏繞可在室溫下進行; 即可除溶劑又提高了纏繞速度和制品質(zhì)量；一、概述第88頁/共110頁一、概述第89頁/共110頁二、纏繞工藝1.原材料主要有纖維增強材料與樹脂兩大類。（1）增強材料 主要是中堿、無

37、堿粗紗。另外有玻璃布帶、碳纖維等。應(yīng)根據(jù)不同產(chǎn)品對性能的要求進行選用。 一般情況下纖維需進行表面處理。第90頁/共110頁（2）樹脂體系 包括樹脂及各種助劑、填料等。 常用的有： 不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂（雙酚A型）、酚醛環(huán)氧樹脂（環(huán)氧改性酚醛樹脂）。 選用要求：工藝性好； 斷裂延伸率與纖維匹配； 固化收縮率低并毒性小; 來源廣泛,價格低。 1.原材料第91頁/共110頁2.芯模與內(nèi)襯為使纏繞制品獲得一定的結(jié)構(gòu)尺寸及成型T藝的需要，采用一個模具在其上纏繞。 芯模： 當(dāng)內(nèi)襯具有足夠強度和剛度以滿足纏繞工藝要求時，不必另加芯模。芯模要求：1. 足夠的強度和剛度； 2. 滿足制品的精度要求； 3.

38、制造工藝簡單，價格低； 4. 制品完成時能順利清除。第92頁/共110頁內(nèi)襯：纖維纏繞成型的復(fù)合材料氣密性較差，制成內(nèi)壓容器當(dāng)承受企壓力后，會發(fā)生滲漏，一般采用內(nèi)襯來解決這個問題。內(nèi)襯材料要求：氣密性好、耐腐蝕、耐高溫、耐低溫以及 滿足成型丁藝的需要。 一般情況下，鋁、鋼、橡膠及塑料內(nèi)襯基本上能滿足復(fù)合材料內(nèi)壓容器的要求。2.芯模與內(nèi)襯第93頁/共110頁3.纏繞規(guī)律 對纏繞線形的兩點要求： （1）纖維既不重合又不離縫，均勻連續(xù)布 滿芯模表面。 （2）纖維在芯模表面位置穩(wěn)定，不打滑。 纏繞線型分類環(huán)向纏繞 縱向纏繞 螺旋纏繞 所謂纏繞規(guī)律是描述紗片均勻、穩(wěn)定、連續(xù)、排布在芯模表面,以及芯模與導(dǎo)

39、絲頭間運動關(guān)系的規(guī)律。第94頁/共110頁（1）環(huán)向纏繞 芯模自轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)絲頭近似移動一個紗片寬度的纏繞，稱環(huán)向纏繞。（只能纏繞直筒段）環(huán)向纏繞封頭紗帶筒身b3.纏繞規(guī)律第95頁/共110頁紗片螺距： WDctg 紗片寬： bDcos 則：b wsin 其中是紗片與芯模軸線的交角稱纏繞角。環(huán)向纏繞參數(shù)關(guān)系圖WDDb90 80 70 60 50 402.01.51.00.750.500.250（1）環(huán)向纏繞 第96頁/共110頁（2）螺旋纏繞 3.纏繞規(guī)律定義： 芯模繞自軸勻速轉(zhuǎn)動，導(dǎo)絲頭以特定速度沿芯模軸線方向往復(fù)運動的纏繞方式稱螺旋纏繞。 此纏繞方式不僅可以纏繞圓筒段，而且纏繞端頭(封頭)。纖維纏繞軌跡： 由圓筒上的螺旋線和封頭上與極孔相切的空間曲線組成。螺旋纏繞第97頁/共110頁（3）縱向纏繞 （又稱平面纏繞） 導(dǎo)絲頭在固定平面內(nèi)做勻速圓周運動，芯模繞自軸