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复合材料成型工艺方法及优缺点分析
文章来源 : 复材应用技术网 发布时间 : 2017-12-22 浏览量 :

一、热塑性复合材料的特殊功能
        小密度、高强度;设计性能的范围广;耐热性能强;抗化学腐蚀性强;导电性能好;无污染性能。
 
二、热固性复合材料成型工艺优缺点分析
       1、手糊成型工艺 优点:具有操作简单,易会;生产成本低;能生产大型及复杂的制品;设计性能好且已改变;材料广;结构能制成夹层。缺点:产品质量与工作人员的技术有关;周期较长;
        2、模压成型工艺 优点:效率高;成品美观、尺寸准确重复性好;价格低、易用机械化和自动化;可一次成型。缺点:程序复杂;成本高;只适合中小型制品。
       3、喷射成型工艺 优点:成本低;半机械操作,比手糊成型效率高;制品整体效果好;损耗低。缺点:制品强度差;污染大;固化不均匀;有气泡。
       4、缠绕成型工艺优缺点 优点:生产效率高而成本低,产品准确度高且质量稳定,生产是自动化生产。缺点:投资大且技术要求严,适应性低,表面有凹陷的制品不能缠绕。
5、热压罐成型工艺优缺点 优点:产品生产时间短而质量高。缺点:花费大、结构不简单。
 
三、热塑性复合材料的工艺方法
热塑性复合材料广泛应用与车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。
 
        1、注射成型工艺 热塑性复合材料的主要生产方法是注射成型。成型时间短、消耗能源少、效率高、产品的精度高是它突出的优点。这种工艺美中不足的是对模具要求非常高。
        2、挤出成型工艺 热塑性复合材料制品生产中另一种应用较广的工艺是挤出成型工艺。生产过程不间断、效率高、设备要求低、技术简单容易掌握是其特点。
        3、缠绕成型工艺 热塑性复合材料的缠绕成型工艺原理及设备与热固性玻璃的没有区别,不一样的是热塑性复合材料缠绕制品的增强材料是经过浸胶的预浸纱。
       4、拉挤成型工艺 生产热塑性复合材料的拉挤工艺产品的增强材料有经过浸胶的预浸纱或预浸带和未浸胶的纤维或纤维带。
       5、焊接工艺了 热塑性复合材料具有可焊性能够生产材料板材。
       6、片状模塑料制品冲压成型工艺 先将胚料预热,再放模具加压 成型。
四、热固性复合材料工艺的成型方法
 
        1、手糊成型工艺 手工或配以机械,将增强材料和热固性树脂铺盖在模具上,树脂固化即成。工序:剪裁增强材料;准备模具;擦脱模剂;喷涂胶衣;成型固化;脱模修边;装配制品。
        2、模压成型工艺 在金属对膜中放置模压料,配以适当的温度和压力,压制成型制品。
        3、喷射成型工艺 将玻璃纤维和树脂的融合物用喷枪喷到模具上 而制成制品。
        4、袋压成型工艺 把手糊成型的制品装入橡胶袋或聚乙烯或聚乙烯醇袋,施加压力使未固化的制品表面而形成制品。这种工艺一般手糊或喷射铺层,用橡胶袋或聚乙烯醇袋加压,用加热固化而制成成品。工 艺过程中施以填料其目的是为了:降低固化时的制品的收缩或热膨胀防龟裂,改善制品的耐热性、电性能及表面光滑耐磨性,降低成本。但填料应具有分散性好、吸油量少的特点,并且不能影响制品固化和稳定。
 
五、热塑性复合材料的连接技术方法
        1、铆接 其使用的铆钉是用连续纤维增强热塑性塑料制成,用拉挤棒制造的是较好的材料。工作时,铆钉加热到可以加压塑变的适宜温度,铆钉与铆孔径相配无缝。用金属螺栓也可以。铆接的优点是:抗冲击 力强、抗电化学腐蚀,价格低。
        2、焊接 热塑性复合材料的焊接处理方法是将被连接材料的两个焊接面加热融化、加压,成为一体。
        3、焊接管件 有直接对接和补强对接两种。其优点是:操作过程简单、对接后强度高、不容易断裂。缺点是:制作成本高、工艺操作要求严格。
        4、缠绕焊接 手工或机械将预浸带沿焊接缝进行缠绕的同时,将对接焊点加热熔融,使接触点与备连接件对接粘牢。此种方法比较实用,被连接材料的性能不发生改变。缺点是:焊接过程中易出现加热不 均匀现象。
        5、薄板超声焊接 这种方法是被连接处用超声波进行加热焊接,连接强度比较高,效果较好。
 
六、热固性复合材料的技术前景
 
       热固性树脂基复合材料在航天航空领域、能源工业方面、电子工业中、高压管道和压力容器中、体育用品方面得到了广泛的应用。目前较先进的复合材料是碳纤维增强复合材料,它的热力学性能优良、抗高温与腐蚀的特点是其他纤维增强材料不能相比的。今后固体火箭发动机壳体和喷管的主要材料仍将是碳纤维。
 
七、结语
 
        先进树脂基复合材料在军用飞机上已应用20余年。美国的F-22第四代歼击战斗机表面几乎全是复合材料,如机翼、前机身、尾翼等,只占总重的1/4,前苏联的Tu-204飞机复合材料用量占总重的14% 。空客A 380使用的复合材料占结构总重的25% .树脂基复合材料性能优异,极具发展潜力,受到国内外高度重视。各类热固性树脂很大程度上提高了复合材料的性能。先进树脂基复合材料技术对航空航天等领域的发展 有重要的作用,我国应跟踪国外先进技术的发展,解决碳纤维和芳纶纤维等问题,进而发展高性能的树脂基体。
 
       热塑性复合材料工艺在发达国家已受到普遍重视,速度发展较快。热塑性树脂基拉挤成型工艺在国外已进入实用时期,我国必须要完全掌握增强纤维的浸渍工艺水平,进一步提高各种生产设备的稳定性。
       热固性复合材料在国内外的航空航天领域、能源工业方面、电子工业方面、体育用品方面、高压管道和压力容器中、建筑结构工程都得到了广泛应用。
        复合材料的发展必须由原来的性能最优化成为性能与成本的平衡发展。我国的技术起步较晚但取得了较快的发展,在军事和民用领域具有很大的发展潜力,使复合材料的低成本化是目前应实际解决的首要问题。

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