成型工艺特点(65页).ppt

复合材料的材料工艺性概念复合材料制件的固化特性复合材料的质量控制和检测复合材料制品成型方法的选择依据复合材料制品作为飞机构件时的协调互换性要求复合材料制品工艺设计内容,复合材料的材料工艺性,工艺性概念 了解工艺性的意义 改善材料工艺性的途径 评定材料工艺性的主要依据 工艺性指标及测定,任何一种材料必须被加工成制品后才能发挥其特殊性。聚合物基复合材料种类繁多，性能各异，其材料的制造过程就是制品的制造过程，这使得对复合材料工艺性的了解和掌握显得特别重要。,工艺性概念,聚合物复合材料的工艺性,指复合材料或其各组成部分，在通过特定的工艺方法制造成特定制品的工艺过程中，操作的难易程度及制品质量保证的难易程度。,成型工艺,成形工艺,固化工艺,成型工艺包含两个过程成形与固化,成形 赋予构件形状form 原材料如何制成所需结构形状（成形方法）固化 固定构件形状cure 赋予复合材料结构件力学性能（固化方法）,成形 固化,化学变化(固化反应),化学物理耦合变化（粘流，密实）,物理变化（流动浸润）,成型工艺Processing,工艺性概念,这是由于不同的材料在工艺过程中表现出不同的物理化学行为，而这种行为取决于材料的组分和各组分的结构。同一制品可采用不同的材料，以及由材料决定的不同的工艺过程。具体的制件结构和制造工艺方法，是表现材料工艺性的条件。,如PI高温性能好，但固化温度高；Kevlar纤维韧性好，但不易剪断；CF力学性能好，但操作难、脆。,不同材料表现出不同的工艺性,使用性与工艺性不同,赋予制品的最终形状和大小，主要保证增强纤维的均匀分布以及在设定方向的高度排列通过增强材料首先赋予制品以外形，并在固化过程通过模具和压力完成,成型工艺三要素：赋形、浸渍、固化,赋形,复合材料成型工艺的基本内涵,浸渍,目的：排除气体和浸润，以形成良好界面粘结和控制孔隙率分为两类：先将原材料复合浸渍形成半成品（预浸料），再固化成型；或复合浸渍与固化成型一次完成,复合材料成型工艺的基本内涵,热固性树脂的固化：树脂由齐聚物(可溶可熔)反应形成线性高分子，再交联形成三维网络结构(不溶不熔)热固性树脂的固化通常需要：固化剂、促进剂，以及加热除热引发外，还有辐射固化工艺(如紫外光、电子束等)，适应外场修补,固化,.复合材料成型工艺的基本内涵,浸润impregnation,密实compaction,渗透流动infiltration flow,纤维在成型工艺中发生的物理变化,树脂基体在固化过程中的两个变化过程 线型结构 体型结构（化学变化过程）粘流态 玻璃态（物理变化过程）化学变化的结构往往是通过物理变化现象表现出来 对于化学变化过程而言，需要一定条件，促使反应的环境如何实现固化工艺解决的问题 对于物理变化过程而言，要得到一定形状的产品，是用什么样手段成形工艺解决的问题,赋 形,固 化,成型工艺,浸 渍,成形方法,固化方法,热固化,电子束,微波,热压罐,手糊,袋压,RTM,模压,缠绕,拉挤,喷射,光固化,复合材料成型工艺的分类,常温固化热压机固化热压罐固化干燥箱加热红外灯加热,短切纤维4.76mm,长纤维12.7mm,连续纤维,SMC 喷射,短切毡 连续毡,织物 缠绕 预浸料,容易加工的程度,材料性能,赋形、浸渍环节主要与增强纤维的预成型方法密切相关,1)按赋形方法分为：,层贴法,采用预浸料在模具上铺覆成型的方法，如热压罐成型采用连续纤维的增强材料（布、带、毡）和低粘度胶液在模具上铺覆成型的方法，如手糊成型,沉积法,利用压缩空气或抽空气方法使短切纤维沉积到模具表面上的方法，如喷射成型,将增强材料编织成与产品形状尺寸基本一致的三维立体编织物，称为纤维预成型体用于RTM、RFI等各种液体成型(LCM)工艺中厚度方向有增强纤维，可以获得较高的层间强度,缠绕法,将浸胶后的连续长纤维增强材料（纱、布、带）连续缠绕到芯模或内衬上的方法，如缠绕成型适于成型回转体制件，如压力容器、管道等特点：自动化程度高，制品纤维含量高、强度高,编织法,1)按赋形方法分为：,2)按成型压力大小分为：,将压缩空气通入橡皮囊，借助橡皮囊对制品均匀加压（0.25-0.5MPa）,真空袋成型,用真空袋密封坯料和模具，通过抽去真空袋内的空气和挥发分对制品施加压力（0.1MPa）,气压室成型,热压罐成型,通过热压罐内的压缩气体对真空袋中复合材料坯料进行加压（0.5-2.5MPa),接触成型,固化时不外加压力，如手糊成型、喷射成型，也成为低压成型,2)按成型压力大小分为：,树脂传递模塑成型（RTM）,利用压力使低粘度树脂在闭合模具内流动、浸润增强材料，注射成型压力0.1-0.6MPa,模压成型,通过加热使模压料塑化，并加压使树脂粘裹纤维一起流动充满模腔批量大，数量多及外形复杂的小产品,拉挤成型,将连续性增强材料经树脂浸润后