復(fù)合材料工藝及設(shè)備

第一章復(fù)合材料定義：是指兩種或兩種以上不同材料，用適當(dāng)?shù)姆椒◤?fù)合成一種材料，其性能基復(fù)合材料復(fù)合材料最大特點(diǎn)，是性能具有可設(shè)計(jì)性。影響復(fù)合材料性能的因素很多，主要取決于增強(qiáng)材料的性能，含量及分布狀況，基體材料的性能和含量，以及它們之間的界面結(jié)合狀況。3.60250400攝氏60010001500基體材料的性能，一般硬度為陶瓷基復(fù)合材料大于金屬基復(fù)合材料大于樹(shù)脂基復(fù)合材料就力學(xué)性能而言，復(fù)合材料的力學(xué)性能取決于增加材料的性能，含量和分布，以及基體材料的性能和含量。復(fù)合材料的耐自然老化性能，取決于基體材料的性能和與增加材料的界面粘結(jié)。一般優(yōu)劣次序?yàn)?，陶瓷基?fù)合材料大于金屬基復(fù)合材料大于樹(shù)脂基復(fù)合材料。導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣比較為：金屬基復(fù)合材料大于陶瓷基復(fù)合材料大于樹(shù)脂基復(fù)合材料。選擇成型方法時(shí)應(yīng)考慮：①產(chǎn)品外形構(gòu)造和尺寸大?、诓牧闲阅芎彤a(chǎn)品質(zhì)量要求③生產(chǎn)批量大小及供給時(shí)間〔允許的生產(chǎn)周期〕要求④企業(yè)可能供給的設(shè)備條件及資金⑤綜合經(jīng)濟(jì)效益，保證企業(yè)盈利其次章手糊成型：又稱接觸成型。是用纖維增加材料和樹(shù)脂膠液在模具上鋪敷成型，室溫〔或加熱，無(wú)壓〔或低壓〕條件下固化，脫模成制品的工藝方法。手糊成型按成型固化壓力可分為兩類：接觸壓和低壓〔接觸壓以上射成型。后者包括對(duì)模成型，真空成型，袋壓成型，熱壓釜成型，樹(shù)脂傳遞模塑〔RTM〕和反響注射模塑〔RIM〕成型。聚合物基體的選擇：能配置成粘度適當(dāng)?shù)哪z液，適宜手糊成型的膠液粘度為200-500厘泊聚合物集體包括不飽和聚酯樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂和關(guān)心材料。其中，關(guān)心材料包括稀釋劑〔分為活性稀釋劑和非活性稀釋劑，填料〔在糊制垂直或傾斜面層時(shí)，為避開(kāi)“流膠SiO2處變劑，色料。增加材料包括玻璃纖維〔E-玻璃纖維，也稱無(wú)堿纖維；C-玻璃纖維；A-玻璃纖維，有堿纖SML防輻射玻璃纖維，碳纖維〔聚丙烯腈纖維，瀝青纖維，粘膠纖維，Kevlar纖維。玻璃纖維制品：玻璃纖維無(wú)捻粗紗，短切纖維氈，無(wú)捻粗砂布，玻璃纖維細(xì)布，單向織物手糊成型模具分為單模和對(duì)模。單模分為陽(yáng)模和陰模。玻璃鋼高級(jí)模具：用玻璃鋼制作，可獲得“鏡面效果”的，高光澤度，高平坦度手糊制品的模具。高級(jí)模具的要求：具有足夠的強(qiáng)度、剛度。具有確定硬度、耐熱性能承受樹(shù)脂固化放熱的收縮作用。工作面外形尺寸準(zhǔn)確，外表平順，無(wú)潛藏氣泡和針孔。80-90光澤單位或者目測(cè)有清楚的鏡面反光。拋光后模具外表殘留劃痕度小于0.1μm。材料選擇：膠衣樹(shù)脂：應(yīng)具有收縮率低，延長(zhǎng)率高，耐磨耐熱等優(yōu)良性能。最抱負(fù)的是專用模具膠衣樹(shù)脂。玻璃纖維外表氈和玻璃纖維短切氈：氈用來(lái)增加膠衣防止微裂紋；形成富樹(shù)脂層，提高模具外表光滑度和耐腐蝕性能；消退玻璃布在模具外表產(chǎn)生的布紋痕跡。制造工藝：過(guò)渡?！材改！持圃霨FRP模具翻制模具外表處理模具外表質(zhì)量檢測(cè)脫模劑：為了使制品與模具分別而附于模具成型面的物質(zhì)。主要分為：薄膜型脫模劑，混合溶液型脫模劑，蠟型脫模劑。80攝氏度以下，使用方法：將模具清洗干凈在模具外表均勻的涂一薄層脫模蠟，停2-3分鐘后，用干凈毛巾用力擦至照出人影，停2小時(shí)，讓蠟層中的溶劑揮發(fā)掉，并使蠟?zāi)Ｓ不?，在模具外表形成一層?jiān)硬光亮的模層。然后再用一樣的方法連續(xù)涂脫模蠟，直到模具外表上形成的蠟?zāi)：穸茸銐蚍磸?fù)屢次使用。制品脫模后，只需把模具外表揩干凈，即可重復(fù)使用。外表層：制品外表需要特制的面層，稱為外表層。一般承受加了顏料的膠衣樹(shù)脂〔俗稱膠衣層〕制作，也可用參與粉末填料的一般樹(shù)脂制作，或直接用玻璃纖維外表氈。外表層樹(shù)脂含量高，故也稱富樹(shù)脂層。外表層的作用：不僅可以美化制品，而且可以保護(hù)制品不受四周介質(zhì)侵蝕，提高耐侵蝕、耐水、耐酸堿、耐候等性能，具有延長(zhǎng)制品使用壽命的功能。鋪層拼接的設(shè)計(jì)原則：制品強(qiáng)度損失小，不影響外觀質(zhì)量和尺寸精度，施工便利。拼接并在接縫區(qū)多加一層附加布。欲使不飽和聚酯樹(shù)脂的線性分子與交聯(lián)劑變成體型構(gòu)造，必需參與引發(fā)劑。引發(fā)劑指活性發(fā)劑開(kāi)頭產(chǎn)生游離基的最低溫度為臨界溫度，大多在60-130攝氏度。在室溫下引發(fā)劑不能分別出游離基〔低于臨界溫度引發(fā)劑用量。固化度：說(shuō)明熱固性樹(shù)脂固化反響的程度，通常用百分率表示。固化度越大，樹(shù)脂的固品，都必需有一段適當(dāng)?shù)墓袒瘯r(shí)期，才能充分發(fā)揮玻璃鋼制品的應(yīng)用性能。推斷玻璃鋼固化度的方法：除承受丙酮萃取測(cè)定樹(shù)脂不行溶分含量方法之外，常用的簡(jiǎn)潔1530方可脫模。噴射成型：通過(guò)噴槍將短切纖維和霧化樹(shù)脂同時(shí)噴射到模具外表，經(jīng)棍壓、固化制得復(fù)合材料制件的方法。分為壓力罐供膠試噴射成型機(jī)和泵供膠試噴射成型機(jī)。噴射成型設(shè)備：玻璃纖維切割噴射器，樹(shù)脂膠液噴槍，靜態(tài)混合器熱壓釜：能夠?qū)?fù)合材料手糊制品或膠接構(gòu)造同時(shí)進(jìn)展加熱和加壓的專用設(shè)備。熱壓釜分三大局部：機(jī)械局部，功能局部，把握局部。樹(shù)脂傳遞模塑〔RT：是一種閉模成型工藝方法，根本工藝過(guò)程為：將液態(tài)熱固性樹(shù)脂〔不飽和聚酯〕及固化劑，由計(jì)量設(shè)備分別從儲(chǔ)桶內(nèi)抽出，經(jīng)靜態(tài)混合器混合均勻，注入事先鋪有玻璃纖維增加材料的密封模內(nèi)，經(jīng)固化，脫模，后加工而成制品。用于RTM工藝的樹(shù)脂系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：250300厘泊為最正確。80-140攝氏度。5-30分鐘。RTM工藝特點(diǎn)：生產(chǎn)的制品兩面光滑，尺寸穩(wěn)定，簡(jiǎn)潔組合第三章玻璃鋼夾層構(gòu)造按夾芯材料分為：泡沫夾層構(gòu)造，玻璃夾層構(gòu)造，蜂窩夾層構(gòu)造。強(qiáng)度要求不高，質(zhì)量輕，絕熱好的狀況下。泡沫夾層構(gòu)造的最大特點(diǎn)是質(zhì)量輕，剛度大，保溫隔熱性能好。泡沫塑料壓縮，使其變形到達(dá)50%時(shí)，減壓后視其剩余變形，假設(shè)大于10%者稱為硬直泡沫2%—10%2%沫塑料。泡沫塑料的發(fā)泡方法〕物理發(fā)泡法〔〕機(jī)械發(fā)泡法〕化學(xué)發(fā)泡法聚氨酯泡沫塑料用原材料(1〕異氰酸酯類聚酯或聚醚催化劑發(fā)泡劑外表活性劑其它助劑硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制造分一步法和兩步法硬質(zhì)聚氨酯灌注發(fā)泡法〔一步法〕硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料噴涂法〔二步法〕泡沫夾層構(gòu)造的制造預(yù)制粘接法整體澆注成型法機(jī)械連續(xù)成型法第四章模壓成型工藝是將確定量的模壓料放入金屬對(duì)模中，在確定的溫度和壓力作用下，固化成型制品的一種方法。片狀模塑料〔SMC〕是用不飽和聚酯樹(shù)脂，增稠劑，引發(fā)劑，交聯(lián)劑，低收縮添加劑，填乙烯或聚丙烯薄膜包覆起來(lái)形成的片狀模壓成型材料。SMC的組分及其性能不飽和聚酯樹(shù)脂交聯(lián)劑，引發(fā)劑，阻聚劑增稠劑：所謂增稠劑是SMC的粘度由很低快速增高，最終到達(dá)滿足工藝要求的熟化粘度并能相對(duì)長(zhǎng)期穩(wěn)定大多數(shù)SMC制造都承受ⅡA族金屬氧化物或氫氧化物。例如氧化鎂，氫氧化鎂，氧化鈣，氫氧化鈣。增稠機(jī)理第一階段：是金屬氧化物或氫氧化物與聚酯端基—COOH進(jìn)展酸堿反響，生成堿式鹽其次階段：是由生成的堿式鹽〔金屬原子〕同聚酯分子中的酯基〔氧原子〕以配位鍵形成絡(luò)合物低收縮機(jī)理在SMCSMC阻擋了聚酯固化時(shí)的收縮。填料的性能及選擇：包括填料細(xì)度，油吸附量及觸變性三項(xiàng)觸變性：是一種物理現(xiàn)象，當(dāng)物料受到外力作用〔如剪切力，震蕩等〕時(shí)，粘度顯著下降，而當(dāng)除此外力時(shí)，物料又漸漸恢復(fù)到原來(lái)的粘度。SMC簡(jiǎn)潔脫模。面處，熔化并形成障礙，阻擋粘著，從而到達(dá)脫模目的。模壓工藝參數(shù)：在模壓過(guò)程中，物料宏觀上歷經(jīng)粘流，凝膠和硬固三個(gè)階段。生產(chǎn)上稱為壓制制度，它包含溫度制度和壓力制度。溫度制度包括：裝模溫度，升溫溫度，最高模壓溫度壓力制度包括：成型壓力，加壓時(shí)機(jī)，放氣充模加壓時(shí)機(jī)：指在裝模后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間，在什么溫度下進(jìn)展加全壓。合理選用加壓時(shí)機(jī)是保證制品質(zhì)量的關(guān)鍵之一。加壓過(guò)早，樹(shù)脂反響程度低，分子質(zhì)量小，粘度低，在壓力下極易流失，在制品中產(chǎn)生樹(shù)脂集聚或局部纖維暴露。加壓過(guò)遲，樹(shù)脂反響程度過(guò)高，分子質(zhì)量急加壓時(shí)機(jī)應(yīng)選在樹(shù)脂猛烈反響放出大量氣體之前。可承受下述三種方法來(lái)確定：一、憑閱歷二、依據(jù)溫度指示三、按樹(shù)脂固化反響時(shí)氣體釋放量來(lái)確定加壓時(shí)機(jī)第五章1.設(shè)計(jì)模具時(shí)必需充分考慮模壓制品的物理機(jī)械性能與工藝特性，留意如下因素：復(fù)合材料的物理機(jī)械性能模壓料的成型工藝性制品在成型后的收縮率及各向收縮率差異制品及模具外形應(yīng)有利于物料充分流淌，排氣模具的構(gòu)造及加熱裝置有利于對(duì)模壓料進(jìn)展快速，高效，均勻，穩(wěn)定的加熱在滿足使用要求前提下，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化模具構(gòu)造和制造工藝2.壓模按上，下模協(xié)作構(gòu)造特征分類溢式壓?！卜砰_(kāi)式〕不溢式壓模〔密閉式〕半溢式壓?！舶朊荛]式壓?！硥毫σ约伴_(kāi)模脫出制品的脫模力。液壓機(jī)是利用液體來(lái)傳遞壓力的設(shè)備。液體在密閉容器中傳遞壓力遵循靜壓傳遞原理及帕斯卡定律。液壓機(jī)的性能參數(shù)〔1〕壓力〔2〕液壓機(jī)的最大及最小成型壓力〔3〕運(yùn)行速度液壓機(jī)的選用最大使用壓力工作臺(tái)面尺寸上，下模板間距活塞缸最大行程第六章下，固化成型玻璃鋼板材或其它外形簡(jiǎn)潔的復(fù)合材料制品的一種方法卷管成型工藝：是使用玻璃膠布在卷管機(jī)上熱卷成型玻璃鋼管材的一種方法。玻璃鋼管的卷制成型常用三輥筒卷管機(jī)第七章1模稱為增加塑料制品的工藝過(guò)程。1)干法纏繞：選用預(yù)浸紗帶(或預(yù)浸布帶2)濕法纏繞：將無(wú)捻粗紗〔或布帶〕浸漬樹(shù)脂膠液后直接纏繞到芯模上3)3〕半干法纏繞：將無(wú)捻粗紗〔或布帶〕浸漬樹(shù)脂膠液，預(yù)烘后隨即纏繞到芯模上4.纖維纏繞增加塑料制品的優(yōu)點(diǎn)：比強(qiáng)度高牢靠性高生產(chǎn)率高材料本錢(qián)低5.為什么纖維纏繞制品的強(qiáng)度比其它成型工藝制品的強(qiáng)度都高呢？徑很細(xì)，降低了微裂紋存在幾率纏繞成型避開(kāi)了布紋經(jīng)緯交織點(diǎn)與短切纖維末端的應(yīng)力集中纏繞成型，可以把握纖維的方向和數(shù)量，是產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)等等強(qiáng)度構(gòu)造纏繞成型可使增加材料纖維含量高達(dá)80%6.纏繞線性必需滿足如下兩點(diǎn)要求：纖維既不重疊又不離縫，均勻連續(xù)布滿芯模外表纖維在芯模外表位置穩(wěn)定，不打滑纏繞規(guī)律：描述紗布均勻穩(wěn)定連續(xù)排布芯模外表，以及芯模與導(dǎo)絲頭間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的規(guī)律7.環(huán)向纏繞：D—芯模直徑 b—紗片寬 a—纏繞角W—紗片螺距W=πDctgαb=πDcosα當(dāng)纏繞角小于70°時(shí)，紗布寬度就要求比芯模直徑還大。這也是環(huán)向纏繞的纏繞角必需大70°的緣由。一個(gè)完整循環(huán)的概念：螺旋纏繞時(shí)，由導(dǎo)絲頭引入的纖維自芯模上某點(diǎn)開(kāi)頭，導(dǎo)絲頭經(jīng)過(guò)假設(shè)干次來(lái)回運(yùn)動(dòng)后，又纏回到原來(lái)的起始點(diǎn)。這樣，在芯模上所完成的一次〔不重復(fù)〕布線封頭曲面，依據(jù)微分幾何的克列洛定理，其測(cè)地線方程為：Sinα=ro/ra--測(cè)地線與封頭曲面上子午線夾角r0—封頭極孔圓半徑r--測(cè)地線與交點(diǎn)處平行圓半徑9.纏繞張力制度：纖維是連續(xù)地一圈一圈纏繞到芯?；騼?nèi)襯上去的，在纏繞張力作用下，每后繞層具有一樣初張力，使制品強(qiáng)度和疲乏性能得到提高。第八章纖維纏繞機(jī)的進(jìn)展經(jīng)受了三個(gè)階段：機(jī)械把握纏繞機(jī)數(shù)字程序把握纏繞機(jī)微機(jī)把握的纖維纏繞機(jī)固化爐的功用和特點(diǎn):纖維增加熱固性塑料在固化過(guò)程中需要外供熱量。由于隨著聚合反爐通稱固化爐。固化爐的加熱方式有電阻加熱，遠(yuǎn)紅外，蒸汽加熱等，尤以前兩種應(yīng)用較普遍。第九章擠壓：是指玻璃纖維粗紗或其織物在外力牽引下，經(jīng)過(guò)浸膠，擠壓成型，加熱固化，定長(zhǎng)壓模塑，故稱拉擠成型工藝。擠壓成型工藝參數(shù)固化溫度和時(shí)間浸膠時(shí)間張力和牽引力玻璃纖維紗用量計(jì)算第十章熱塑性復(fù)合材料〔FRTP)是指以熱塑性樹(shù)脂為基體，以各種纖維為增加材料而制成的復(fù)合材料。流道內(nèi)流淌，但聚合物熔體有彈性，對(duì)變形具有抵抗力。因此，就須消耗適當(dāng)?shù)哪芰?，即消頭時(shí)，由于彈性變形的回復(fù)，使熔體膨脹，聚合物熔體的這種彈性變形，稱為端末效應(yīng)，也可以分別稱為入口收縮效應(yīng)和出口膨脹效應(yīng)。熔體裂開(kāi)：熔體裂開(kāi)是聚合物熔體從?？跀D出后，擠出物外表消滅凹凸不平或外形