复合材料成型工艺5822.docx

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1、树脂基复复合材料料成型工工艺介绍绍(1):模压成成型工艺艺模压成型型工艺是是复合材材料生产产中最古古老而又又富有无无限活力力的一种种成型方方法。它它是将一一定量的的预混料料或预浸浸料加入入金属对对模内,经经加热、加加压固化化成型的的方法。模模压成型型工艺的的主要优优点:生产效效率高,便便于实现现专业化化和自动动化生产产;产品尺尺寸精度度高,重重复性好好;表面光光洁,无无需二次次修饰;能一次次成型结结构复杂杂的制品品;因为批批量生产产,价格格相对低低廉。模压压成型的的不足之之处在于于模具制制造复杂杂,投资资较大,加加上受压压机限制制,最适适合于批批量生产产中小型型复合材材料制品品。随着着金属加加

2、工技术术、压机机制造水水平及合合成树脂脂工艺性性能的不不断改进进和发展展,压机机吨位和和台面尺尺寸不断断增大,模模压料的的成型温温度和压压力也相相对降低低,使得得模压成成型制品品的尺寸寸逐步向向大型化化发展,目目前已能能生产大大型汽车车部件、浴浴盆、整整体卫生生间组件件等。模压压成型工工艺按增增强材料料物态和和模压料料品种可可分为如如下几种种:纤维料料模压法法 是将将经预混混或预浸浸的纤维维状模压压料,投投入到金金属模具具内,在在一定的的温度和和压力下下成型复复合材料料制品的的方法。该该方法简简便易行行,用途途广泛。根根据具体体操作上上的不同同,有预预混料模模压和预预浸料模模压法。碎布料模压法

3、 将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块,然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。织物模压法 将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液,然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。层压模压法 将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物,裁剪成所需的形状,然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。缠绕模压法 将预浸过树脂胶液的连续纤维或布(带),通过专用缠绕机提供一定的张力和温度,缠在芯模上,再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。片状塑料(SMC)模压法 将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料,然后将多层片材叠合后放入金属

4、模具中加热加压成型制品。预成型坯料模压法 先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料,将其放入金属模具中,然后向模具中注入配制好的粘结剂(树脂混合物),在一定的温度和压力下成型。模压料的品种有很多,可以是预浸物料、预混物料,也可以是坯料。当前所用的模压料品种主要有:预浸胶布、纤维预混料、BMC、DMC、HMC、SMC、XMC、TMC及ZMC等品种。1、原材料(1)合成树脂 复合材料模压制品所用的模压料要求合成树脂具有:对增强材料有良好的浸润性能,以便在合成树脂和增强材料界面上形成良好的粘结;有适当的粘度和良好的流动性,在压制条件下能够和增强材料一道均匀地充满整个模腔;在压制条件下具有适宜的固

5、化速度,并且固化过程中不产生副产物或副产物少,体积收缩率小;能够满足模压制品特定的性能要求。按以上的选材要求,常用的合成树脂有:不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂、烯丙基酯、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺树脂等。为使模压制品达到特定的性能指标,在选定树脂品种和牌号后,还应选择相应的辅助材料、填料和颜料。(2)增强材料 模压料中常用的增强材料主要有玻璃纤维开刀丝、无捻粗纱、有捻粗纱、连续玻璃纤维束、玻璃纤维布、玻璃纤维毡等,也有少量特种制品选用石棉毡、石棉织物(布)和石棉纸以及高硅氧纤维、碳纤维、有机纤维(如芳纶纤维、尼龙纤维等)和天然纤维(如亚麻布、棉布

6、、煮炼布、不煮炼布等)等品种。有时也采用两种或两种以上纤维混杂料作增强材料。(3)辅助材料 一般包括固化剂(引发剂)、促进剂、稀释剂、表面处理剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂(颜料)和填料等辅助材料。2、模压料的制备以玻璃纤维(或玻璃布)浸渍树脂制成的模压料为例,其生产工艺可分为预混法和预浸法两种。(1)预混法 先将玻璃纤维切割成3050mm的短切纤维,经蓬松后在捏合机中与树脂胶液充分捏合至树脂完全浸润玻璃纤维,再经烘干(晾干)至适当粘度即可。其特点是纤维松散无定向,生产量大,用此法生产的模压料比容大,流动性好,但在制备过程中纤维强度损失较大。(2)预浸法 纤维预浸法是将整束连续玻璃纤维(或布

7、)经过浸胶、烘干、切短而成。其特点是纤维成束状,比较紧密,制备模压料的过程中纤维强度损失较小,但模压料的流动性及料束之间的相容性稍差。 树脂基复复合材料料成型工工艺介绍绍(2): 层压压及卷管管成型工工艺1、层压压成型工工艺层压成成型是将将预浸胶胶布按照照产品形形状和尺尺寸进行行剪裁、叠叠加后,放放入两个个抛光的的金属模模具之间间,加温温加压成成型复合合材料制制品的生生产工艺艺。它是是复合材材料成型型工艺中中发展较较早、也也较成熟熟的一种种成型方方法。该该工艺主主要用于于生产电电绝缘板板和印刷刷电路板板材。现现在,印印刷电路路板材已已广泛应应用于各各类收音音机、电电视机、电电话机和和移动电电话

8、机、电电脑产品品、各类类控制电电路等所所有需要要平面集集成电路路的产品品中。层压压工艺主主要用于于生产各各种规格格的复合合材料板板材,具具有机械械化、自自动化程程度高、产产品质量量稳定等等特点,但但一次性性投资较较大,适适用于批批量生产产,并且且只能生生产板材材,且规规格受到到设备的的限制。 层压压工艺过过程大致致包括:预浸胶胶布制备备、胶布布裁剪叠叠合、热热压、冷冷却、脱脱模、加加工、后后处理等等工序,如如图所示示:2、卷卷管成型型工艺卷管管成型工工是用预预浸胶布布在卷管管机上热热卷成型型的一种种复合材材料制品品成型方方法,其其原理是是借助卷卷管机上上的热辊辊,将胶胶布软化化,使胶胶布上的的

9、树脂熔熔融。在在一定的的张力作作用下,辊辊筒在运运转过程程中,借借助辊筒筒与芯模模之间的的摩擦力力,将胶胶布连续续卷到芯芯管上,直直到要求求的厚度度,然后后经冷辊辊冷却定定型,从从卷管机机上取下下,送入入固化炉炉中固化化。管材材固化后后,脱去去芯模,即即得复合合材料卷卷管。卷管管成型按按其上布布方法的的不同而而可分为为手工上上布法和和连续机机械法两两种。其其基本过过程是:首先清清理各辊辊筒,然然后将热热辊加热热到设定定温度,调调整好胶胶布张力力。在压压辊不施施加压力力的情况况下,将将引头布布先在涂涂有脱模模剂的管管芯模上上缠上约约1圈,然然后放下下压辊,将将引头布布贴在热热辊上,同同时将胶胶布

10、拉上上,盖贴贴在引头头布的加加热部分分,与引引头布相相搭接。引引头布的的长度约约为8000112000mm,视视管径而而定,引引头布与与胶布的的搭接长长度,一一般为11502500mm。在在卷制厚厚壁管材材时,可可在卷制制正常运运行后,将将芯模的的旋转速速度适当当加快,在在接近设设计壁厚厚时再减减慢转速速,至达达到设计计厚度时时,切断断胶布。然然后在保保持压辊辊压力的的情况下下,继续续使芯模模旋转112圈圈。最后后提升压压辊,测测量管坯坯外径,合合格后,从从卷管机机上取出出,送入入固化炉炉中固化化成型。3、预浸胶布制备工艺预浸胶布是生产复合材料层压板材、卷管和布带缠绕制品的半成品。(1)原材料

11、 预浸胶布生产所需的主要原材料有增强材料(如玻璃布、石棉布、合成纤维布、玻璃纤维毡、石棉毡、碳纤维、芳纶纤维、石棉纸、牛皮等)和合成树脂(如酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂等)。(2)预浸胶布的制备工艺 预浸胶布的制备是使用经热处理或化学处理的玻璃布,经浸胶槽浸渍树脂胶液,通过刮胶装置和牵引装置控制胶布的树脂含量,在一定的温度下,经过一定时间的洪烤,使树脂由A阶转至B阶,从而得到所需的预浸胶布。通常将此过程称之为玻璃的浸胶。 树脂基复复合材料料成型工工艺介绍绍(3): 缠绕绕成型工工艺缠绕成型型工艺是是将浸过过树脂胶胶液的连连续纤维维(或布布带、预预浸纱)按按照一定定规

12、律缠缠绕到芯芯模上,然然后经固固化、脱脱模,获获得制品品。根据据纤维缠缠绕成型型时树脂脂基体的的物理化化学状态态不同,分分为干法法缠绕、湿湿法缠绕绕和半干干法缠绕绕三种。(11)干法法缠绕 干法缠缠绕是采采用经过过预浸胶胶处理的的预浸纱纱或带,在在缠绕机机上经加加热软化化至粘流流态后缠缠绕到芯芯模上。由由于预浸浸纱(或或带)是是专业生生产,能能严格控控制树脂脂含量(精精确到22%以内内)和预预浸纱质质量。因因此,干干法缠绕绕能够准准确地控控制产品品质量。干干法缠绕绕工艺的的最大特特点是生生产效率率高,缠缠绕速度度可达11002000m/mmin,缠缠绕机清清洁,劳劳动卫生生条件好好,产品品质量

13、高高。其缺缺点是缠缠绕设备备贵,需需要增加加预浸纱纱制造设设备,故故投资较较大此外外,干法法缠绕制制品的层层间剪切切强度较较低。(22)湿法法缠绕 湿法缠缠绕是将将纤维集集束(纱纱式带)浸浸胶后,在在张力控控制下直直接缠绕绕到芯模模上。湿湿法缠绕绕的优点点为:成本比比干法缠缠绕低440%;产品气气密性好好,因为为缠绕张张力使多多余的树树脂胶液液将气泡泡挤出,并并填满空空隙;纤维排排列平行行度好;湿法缠缠绕时,纤纤维上的的树脂胶胶液,可可减少纤纤维磨损损;生产效效率高(达达2000m/mmin)。湿湿法缠绕绕的缺点点为:树脂浪浪费大,操操作环境境差;含胶量量及成品品质量不不易控制制;可供湿湿法缠

14、绕绕的树脂脂品种较较少。(33)半干干法缠绕绕 半干干法缠绕绕是纤维维浸胶后后,到缠缠绕至芯芯模的途途中,增增加一套套烘干设设备,将将浸胶纱纱中的溶溶剂除去去,与干干法相比比,省却却了预浸浸胶工序序和设备备;与湿湿法相比比,可使使制品中中的气泡泡含量降降低。三种种缠绕方方法中,以以湿法缠缠绕应用用最为普普遍;干干法缠绕绕仅用于于高性能能、高精精度的尖尖端技术术领域。纤维缠绕成型的优点 能够按产品的受力状况设计缠绕规律,使能充分发挥纤维的强度;比强度高:一般来讲,纤维缠绕压力容器与同体积、同压力的钢质容器相比,重量可减轻4060%;可靠性高:纤维缠绕制品易实现机械化和自动化生产,工艺条件确定后,

15、缠出来的产品质量稳定,精确;生产效率高:采用机械化或自动化生产,需要操作工人少,缠绕速度快(240m/min),故劳动生产率高;成本低:在同一产品上,可合理配选若干种材料(包括树脂、纤维和内衬),使其再复合,达到最佳的技术经济效果。缠绕成型的缺点 缠绕成型适应性小,不能缠任意结构形式的制品,特别是表面有凹的制品,因为缠绕时,纤维不能紧贴芯模表面而架空;缠绕成型需要有缠绕机,芯模,固化加热炉,脱模机及熟练的技术工人,需要的投资大,技术要求高,因此,只有大批量生产时才能降低成本,才能获得较的的技术经济效益。1、原材料缠绕成型的原材料主要是纤维增强材料、树脂和填料。 (1)增强材料 缠绕成型用的增强

16、材料,主要是各种纤维纱:如无碱玻璃纤维纱,中碱玻璃纤维纱,碳纤维纱,高强玻璃纤维纱,芳纶纤维纱及表面毡等。(2)树脂基体 树脂基体是指树脂和固化剂组成的胶液体系。缠绕制品的耐热性,耐化学腐蚀性及耐自然老化性主要取决于树脂性能,同时对工艺性、力学性能也有很大影响。缠绕成型常用树脂主要是不饱和聚酯树脂,也有时用环氧树脂和双马来酰亚胺树脂等。对于一般民用制品如管、罐等,多采用不饱和聚酯树脂。对力学性能的压缩强度和层间剪切强度要求高的缠绕制品,则可选用环氧树脂。航天航空制品多采用具有高断裂韧性与耐湿性能好的双马来酰亚胺树脂。(3)填料 填料种类很多,加入后能改善树脂基体的某些功能,如提高耐磨性,增加阻

17、燃性和降低收缩率等。在胶液中加入空心玻璃微珠,可提高制品的刚性,减小密度降低成本等。在生产大口径地埋管道时,常加入30%石英砂,借以提高产品的刚性和降低成本。为了提高填料和树脂之间的粘接强度,填料要保证清洁和表面活性处理。 2、芯模模成型型中空制制品的内内模称芯芯模。一一般情况况下,缠缠绕制品品固化后后,芯模模要从制制品内脱脱出。芯模模设计的的基本要要求 要有足足够的强强度和刚刚度,能能够承受受制品成成型加工工过程中中施加于于芯模的的各种载载荷,如如自重、制制品重,缠缠绕张力力,固化化应力,二二次加工工时的切切削力等等;能满足足制品形形状和尺尺寸精度度要求,如如形状尺尺寸,同同心度、椭椭圆度、

18、锥锥度(脱脱模),表表面光洁洁度和平平整度等等;保证产产品固化化后,能能顺利从从制品中中脱出;制造简简单,造造价便宜宜,取材材方便。芯模材料 缠绕成型芯模材料分两类:熔、溶性材料和组装式材料。熔、溶性材料是指石蜡,水溶性聚乙烯醇型砂,低熔点金属等,这类材料可用浇铸法制成空心或实心芯模,制品缠绕成型后,从开口处通入热水或高压蒸汽,使其溶、熔,从制品中流出,流出的溶体,冷却后重复使用。组装式芯模材料常用的有铝、钢、夹层结构、木材及石膏等。另外还有内衬材料,内衬材料是制品的组成部分,固化后不从制品中取出,内衬材料的作用主要是防腐和密封,当然也可以起到芯模作用,属于这类材料的有橡胶、塑料、不锈钢和铝合

19、金等3、缠绕绕机缠绕机机是实现现缠绕成成型工艺艺的主要要设备,对对缠绕机机的要求求是:能够实实现制品品设计的的缠绕规规律和排排纱准确确;操作简简便;生产效效率高;设备成成本低。 缠绕绕机主要要由芯模模驱动和和绕丝嘴嘴驱动两两大部分分组成。为为了消除除绕丝嘴嘴反向运运动时纤纤维松线线,保持持张力稳稳定及在在封头或或锥形缠缠绕制品品纱带布布置精确确,实现现小缠绕绕角(00115)缠缠绕,在在缠绕机机上设计计有垂直直芯轴方方向的横横向进给给(伸臂臂)机构构。为防防止绕丝丝嘴反向向运动时时纱带转转拧,伸伸臂上设设有能使使绕丝嘴嘴翻志的的机构。我国60年代研制成功链条式缠绕机,70年代引进德国WE-25

20、0数控缠绕机,改进后实现国产化生产,80年代后我国引进了各种型式缠绕机40多台,经过改进后,自己设计制造成功微机控制缠绕机,并进入国际市场。机械式缠绕机类型(1)绕臂式平面缠绕机 其特点是绕臂(装有绕丝嘴)围绕芯模做均匀旋转运动,芯模绕自身轴线作均匀慢速转动,绕臂(即绕丝嘴)每转一周,芯模转过一个小角度。此小角度对应缠绕容器上一个纱片宽度,保证纱片在芯模上一个紧挨一个地布满容器表面。芯模快速旋转时,绕丝嘴沿垂直地面方向缓慢地上下移动,此时可实现环向缠绕,使用这种缠绕机的优点是,芯模受力均匀,机构运行平稳,排线均匀,适用于干法缠绕中小型短粗筒形容器。(2)滚翻式缠绕机 这种缠绕机的芯模由两个摇支

21、承,缠绕时芯模自身轴旋转,两臂同步旋转使芯模翻滚一周,芯模自转一个与纱片宽相适应的角度,而纤维纱由固定的伸臂供给,实现平面缠绕,环向缠绕由附加装置来实现。由于滚翻动作机构不宜过大,故此类缠绕机只适用于小型制品,且使用不广泛。(3)卧式缠绕机 这种缠绕机是由链条带动小车(绕丝嘴)作往复运动,并在封头端有瞬时停歇,芯模绕自身轴作等速旋转,调整两者速度可以实现平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕,这种缠绕机构造简单,用途广泛,适宜于缠绕细长的管和容器。(4)轨道式缠绕机 轨道式缠绕机分立式和卧式两种。纱团、胶槽和绕丝嘴均装在小车上,当小车沿环形轨道绕芯模一周时,芯模自身转动一个纱片宽度,芯模轴线和水平面的夹

22、角为平面缠绕角。从而形成平面缠绕型,调整芯模和小车的速度可以实现环向缠绕和螺旋缠绕。轨道式缠绕机适合于生产大型制品。(5)行星式缠绕机 芯轴和水平面倾斜成角(即缠绕角)。缠绕成型时,芯模作自转和公转两个运动,绕丝嘴固定不动。调整芯模自转和公转速度可以完成平面缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕。芯模公转是主运动,自转为进给运动。这种缠绕机适合于生产小型制品。(6)球形缠绕机 球形缠绕机有4个运动轴,球形缠绕机的绕丝嘴转动,芯模旋转和芯模偏摆,基本上和摇臂式缠绕机相同,第四个轴运动是利用绕丝嘴步进实现纱片缠绕,减少极孔外纤维堆积,提高容器臂厚的均匀性。芯模和绕丝嘴转动,使纤维布满球体表面。芯模轴偏转运动,可

23、以改变缠绕极孔尺寸和调节缠绕角,满足制品受力要求。(7)电缆式纵环向缠绕机 纵环向电缆式缠绕机适用于生产无封头的筒形容器和各种管道。装有纵向纱团的转环与芯模同步旋转,并可沿芯模轴向往复运动,完成纵向纱铺放,环向纱装在转环两边的小车上,当芯模转动,小车沿芯模轴向作往复运动时,完成环向纱缠绕。根据管道受力情况,可以任意调整纵环向纱数量比例。 (8)新型缠管机 新型缠管机与现行缠绕机的区别在于,它是靠管芯自转,并同时能沿管长方向作往复运动,完成缠绕过程。这种新型缠绕机的优点是,绕丝嘴固定,为工人处理断头、毛丝以及看管带来很大方便;多路进纱可实现大容量进丝缠绕,缠绕速度快,布丝均匀,有利于提高产品重量

24、和产量。树脂基复复合材料料成型工工艺介绍绍(4):连续成成型工艺艺复合材料料制品的的连续成成型工艺艺,是指指从投入入原材料料开始,经经过浸胶胶、成型型、固化化、脱模模、切断断等工序序,直到到最后获获得成品品的整个个工艺过过程,都都是在连连续不断断地进行行。根据生生产的产产品不同同,连续续成型工工艺分为为连续拉拉挤成型型工艺、连连续缠绕绕成型工工艺和连连续制板板工艺三三种。连续续缠绕成成型工艺艺 主要要用于生生产不同同口径的的玻璃钢钢管和罐罐身。连连续缠绕绕机的特特点是:生产效效率高、产产品质量量稳定、劳劳动强度度低、节节省原材材料、减减少芯模模数量等等,但这这种工艺艺技术含含量高、设设备投资资

25、大、变变径难度度大。另另一种工工艺是将将塑料管管挤出技技术和纤纤维缠绕绕工艺相相结合,塑塑料内衬衬玻璃钢钢管,挤挤出的塑塑料管同同时起到到芯模和和防腐内内衬两个个作用。拉挤成型工艺 主要用于生产各种玻璃钢型材,如玻璃钢棒、工字型、角型、槽型、方型、空腹型及异形断面型材等。目前最大的拉挤成型机,可以生产断面为800mm800mm的空腹玻璃钢型材。新型拉挤成型技术不断涌现,如RIM拉挤成型机,弯曲形型材拉挤工艺等。连续制板工艺 主要是用玻璃纤毡、布为增强材料,连续不断地生产各种规格平板,波纹板和夹层结构板等。连续成型工艺的共同特点:生产过程完全实现机械化身自动化,生产效率高;生产过程不间断,制品长

26、度不限;产品无需后加工,生产过程中边角废料少,节省原料和能源;产品质量稳定,重复性好,成品率高;操作方便,省人力、劳动条件好;成本低树脂基基复合材材料成型型工艺介介绍(55):拉拉挤成型型工艺拉挤成型型工艺是是将浸渍渍树脂胶胶液的连连续玻璃璃纤维束束、带或或布等,在在牵引力力的作用用下,通通过挤压压模具成成型、固固化,连连续不断断地生产产长度不不限的玻玻璃钢型型材。这这种工艺艺最适于于生产各各种断面面形状的的玻璃钢钢型材,如如棒、管管、实体体型材(工工字形、槽槽形、方方形型材材)和空空腹型材材(门窗窗型材、叶叶片等)等等。拉挤成成型是复复合材料料成型工工艺中的的一种特特殊工艺艺,其优优点是:生

27、产过过程完全全实现自自动化控控制,生生产效率率高;拉挤成成型制品品中纤维维含量可可高达880%,浸浸胶在张张力下进进行,能能充分发发挥增强强材料的的作用,产产品强度度高;制品纵纵、横向向强度可可任意调调整,可可以满足足不同力力学性能能制品的的使用要要求;生产过过程中无无边角废废料,产产品不需需后加工工,故较较其它工工艺省工工,省原原料,省省能耗;制品质质量稳定定,重复复性好,长长度可任任意切断断。 拉挤挤成型工工艺的缺缺点是产产品形状状单调,只只能生产产线形型型材,而而且横向向强度不不高。(11)拉挤挤工艺用用原材料料树脂基基体 在在拉挤工工艺中,应应用最多多的是不不饱和聚聚酯树脂脂,约占占本

28、工艺艺树脂用用量的990以上上,另外外还有环环氧树脂脂、乙烯烯基树脂脂、热固固性甲基基丙烯酸酸树脂、改改性酚醛醛树脂、阻阻燃性树树脂等。增强材料 拉挤工艺用的增强材料,主要是玻璃纤维及其制品,如无捻粗纱、连续纤维毡等。为了满足制品的特殊性能要求,可以选用芳纶纤维、碳纤维及金属纤维等。不论是哪种纤维,用于拉挤工艺时,其表面都必须经过处理,使之与树脂基体能很好的粘接。辅助材料 拉挤工艺的辅助材料主要有脱模剂和填料。(2)拉挤成型模具模具是拉挤成型技术的重要工具,一般由预成型模和成型模两部分组成。预成型模具 在拉挤成型过程中,增强材料浸渍树脂后(或被浸渍的同时),在进入成型模具前,必须经过由一组导纱

29、元件组成的预成型模具,预成型模的作用是将浸胶后的增强材料,按照型材断面配置形式,逐步形成近似成型模控形状和尺寸的预成型体,然后进入成型模,这样可以保证制品断面含纱量均匀。成型模具 成型模具横截面面积与产品横截面面积之比一般应大于或等于10,以保证模具有足够的强度和刚度,加热后热量分布均匀和稳定。拉挤模具长度是根据成型过程中牵引速度和树脂凝胶固化速度决定,以保证制品拉出时达到脱模固化程度。一般采用钢镀铬,模腔表面要求光洁,耐磨,借以减少拉挤成型是的摩擦阻力和提高模具的使用寿命。(3)拉挤成型工艺拉挤成型工艺过程是由送纱、浸胶、预成型、固化定型、牵引、切断等工序组成。无捻粗纱从纱架引出后,经过排纱

30、器进入浸胶槽浸透树脂胶液,然后进入预成型模,将多余树脂和气泡排出,再进入成型模凝胶、固化。固化后的制品由牵引机连续不断地从模具拔出,最后由切断机定长切断。在成型过程中,每道工序都可以有不同方法:如送纱工序,可以增加连续纤维毡,环向缠绕纱或用三向织物以提高制品横向强度;牵引工序可以是履带式牵引机,也可以用机械手;固化方式可以是模内固化,也可以用加热炉固化;加热方式可以是高频电加热,也可以用熔融金属(低熔点金属)等。 (4)其它拉挤成型工艺拉挤成型工艺除立式和卧式机组外,尚有弯曲形制品拉挤成型工艺,反应注射拉挤工艺和含填料的拉挤工艺等。 树脂基基复合材材料成型型工艺介介绍(66): 其它成成型工艺

31、艺聚合物基基复合材材料的其其它成型型工艺,主主要指离离心成型型工艺、浇浇铸成型型工艺、弹弹性体贮贮存树脂脂成型工工艺(EERM)、增增强反应应注射成成型工艺艺(RRRIM)等等。1、离离心成型型工艺离心心成型工工艺在复复合材料料制品生生产中,主主要是用用于制造造管材(地地埋管),它它是将树树脂、玻玻璃纤维维和填料料按一定定比例和和方法加加入到旋旋转的模模腔内,依依靠高速速旋转产产生的离离心力,使使物料挤挤压密实实,固化化成型。离心玻璃钢管分为压力管非压力管两类,其使用压力为018MPa。这种管的管径一般为4002500mm,最大管径或达5m,以1200mm以上管径经济效果最佳,离心管的长度21

32、2m,一般为6 m。离心玻璃钢管的优点很多,与普通玻璃钢管和混凝土管相比,它强度高、重量轻,防腐、耐磨(是石棉水泥管的510倍)、节能、耐久(50年以上)及综合工程造价低,特别是大口径管等;与缠绕加砂玻璃钢管相比,其最大特点是刚度大,成本低,管壁可以按其功能设计成多层结构。离心法制管质量稳定,原材料损耗少,其综合成本低于钢管。离心玻璃钢管可埋深15m,能随真空及外压。其缺点是内表面不够光滑,水力学特性比较差。离心玻璃钢管的应用前景十分广阔,其主要应用范围包括:给水及排水工程干管,油田注水管、污水管、化工防腐管等。(1)原材料生产离心管的原材料有树脂、玻璃纤维及填料(粉状和粒状填料)等。树脂 应

33、用最广的是不饱和聚酯树脂,可根据使用条件和工艺要求选择树脂牌号和固化剂。增强材料 主工是玻璃纤维及其制品。玻纤制品有连续纤维毡、网格布及单向布等,制造异形断面制品时,可先将玻纤制成预制品,然后放入模内。填料 填料的作是用增加制品的刚度、厚度、降低成本,填料的种类要根据使用要求选择,一般为石英砂、石英粉、辉绿岩粉等。 (2)工艺流程离心制管工艺流程如下:离心制管的加料方法与缠绕成型工艺不同,加料系统是把树脂、纤维和填料的供料装置,统一安装在可往复运动的小车上。(3)模具离心法生产玻璃钢管的模具,主要是钢模,模具分整体式和拼装式两种:小于800mm管的模具,用整体式,大于800mm管的模具,可以用

34、拼装式。模具设计要保证有足够的强度和刚度,防止旋转、震动过程中变形。模具由管身、封头、托轮箍组成。管身由钢板卷焊而成,小直径管身可用无缝钢管。封头的作用是增加管模端头的强度和防止物料外流。托轮箍的作用是支撑模具,传递旋转力,使模具在离心机上高速度旋转,模具的管身内表面必须平整,光滑,一般都要精加工和抛光,保证顺利脱模。 2、浇注成型工艺浇注成型主要用于生产无纤维增强的复合材料制品,如人造大理石,钮扣、包埋动、植物标本、工艺品、锚杆固定剂、装饰板等。浇注成型比较简单,但要生产出优质产品,则需要熟练的操作技术。(1)钮扣生产工艺用聚酯树脂浇注的钮扣,具有硬度高,光泽好,耐磨、耐烫、耐干洗、花色品种

35、多及价格低等优点,目前在国内外已基本取代了有机玻璃钮扣,占钮扣市场80%以上。生产钮扣的原料主要是不饱和聚酯树脂、固化剂(引发剂采用过氧化甲乙酮)和辅助材料(包括色浆、珠光粉、触变剂等)。聚酯钮扣采用离心浇注式棒材浇注法生产,先制成板材或棒材,然后经切板、切棒制成钮扣,再经热处理、刮面、刮底、铣槽、打眼、抛光等工序制成钮扣。(2)人造石材生产工艺人造石材是用不饱和聚酯树脂和填料制成的。由于所选用的填料不同,制成的人造石材分为人造大理石、人造玛瑙、人造花岗石和聚酯混凝土等。 生产人造石材的原材料是不饱和聚酯树脂,填料和颜料:树脂 生产人造石材的树脂分面层和结构层两各,表面装饰层树脂要求收缩性小,

36、有韧性、硬度好,耐热、耐磨、耐水等,同时要求易调色。辛戌二醇邻苯型树脂用于人造石材,辛戌二醇间苯型树脂用于生产卫生洁具。固化体系,常用过氧化甲乙酮、萘酸钴溶液。填料 生产人造石材的填料有很多,生产人造大理石的填料是大理石粉,石英粉、白云石粉、碳酸钙粉等,生产人造花岗石的填料是用粒料级配,不同品种花岗石用不同色彩的粒料,生产人玛瑙的填料要有一定透明性,一般选用氢氧化铝或三氧化二铝等。颜料 生产人造石材需要各色颜料,如制人造大理石或人造玛瑙浴盆,应选择耐热、耐水的色浆,制造装饰板及工艺品时,要选用耐光、耐水及耐久的颜料。生产人造大理石、花岗石板材用的模具材料有玻璃钢、不锈钢、塑料、玻璃等。生产人造

37、石板材的模板,要求表面平整,光泽、有足够的强度和刚度,能经受生产过程中的热应力、搬运荷载及碰撞等。 3、弹性性体贮树树脂模塑塑成型技技术弹性体体贮树脂脂模塑成成型(EElassticc Reeserrvirr Mooldiing, ERRM)是是80年年代在欧欧美出现现的新工工艺,它它是用柔柔性材料料(开孔孔聚氨酯酯泡沫塑塑料)作作为芯材材并渗入入树脂糊糊。这种种渗有树树脂糊的的泡沫体体留在成成型好的的ERMM材料中中间,泡泡沫体使使ERMM制成的的产品密密度降低低,冲击击强度和和刚度提提高,故故可称为为压制成成型的夹夹层结构构制品。ERM与SMC一样,同属于模压成型的片状模塑料,只是由于ER

38、M具有夹层结构的构造,给它带来优于SMC的特点:(1)重量轻:ERM比用毡和SMC制成的制品轻30%以上;(2)ERM制品的比刚度优于SMC、铝和钢制成的制品;(3)搞冲击强度高:在增强材料含量相同的条件下,ERM比SMC的抗冲击强度高很多;(4)物理力学性能高:在增强材料含量相同的条件下,ERM制品的物理力学性能优于SMC制品;(5)投资费用低:ERM成型机组比SMC机组简单,ERM制品成型压力比SMC制品低10倍左右,故生产ERM制品时可以采用低吨位压机和低强度材料模具,从而减少建投资。ERM制品生产工艺分为ERM制造和ERM制品成型两个过程:(1)ERM生产工艺 ERM生产原材料为开孔聚

39、氨酯泡沫塑料,各种纤维制品(如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维制成的短切毡、连续纤维毡、针织毡等)和各种热固性树脂。其生产过程如下:先在ERM机组上将调好的树脂糊浸渍开孔聚氨酯泡沫塑料,通过涂刮器将树脂糊涂到泡沫上,用压辊将树脂糊压挤到泡沫体的孔内,然后将两层泡沫复合到一起,最后在上下两个面铺放玻纤维毡或其它纤维制品,制成ERM夹层材料,切割成适宜的尺寸,用于压制成型或贮存。(2)ERM制品生产工艺 ERM制品生产过程与其它热固性模压料(玻纤布或毡预浸料、SMC等)相比,需要在热压条件下固化成型,但成型压力比SMC小很多,大约是SMC成型压力的1/10,为0.50.7MPa。ERM技术目前主要用于汽

40、车工业材料和轻质建筑复合材料工业。由于ERM具有夹层结构材料的特点,是适用于生产大型结构的组合部件,各种轻质板材,活动房屋、雷达罩,房门等。在汽车工业中的制品有行李车拖斗、盖板、仪表盘、保险杠、车门、底板等。4、增强反应注射模塑技术增强反应注射模塑工艺(Reinforced Reaction Injection Molding, RRIM)是利用高压冲击来混合两种单体物料及短纤维增强材料,并将其注射到模腔内,经快速固化反应形成制品的一种成型方法。如果不用增强材料,则称为反应注射模塑(Reaction Injection Moling, RIM)。采用连续纤维增强时,称为结构反应注射模塑(Str

41、ucture Reaction Injection Molding, SRIM)。RRIM的原材料分树脂体系和增强材料两类 (1)树脂体系 生产RRIM的树脂应滞如下要求:必须由两种以上的单体组成;单体在室温条件下能保持稳定;粘度适当,容易用泵输送;单体混合后,能快速固化;固化反应不产生副产物。应用最多的是聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。(2)增强材料 常用的增强材料有玻璃纤维粉、玻璃纤维和玻璃微珠。为了增加增强材料与树脂的粘接强度,上述增强材料都采用增强偶联剂进行表面处理。RRIM的工艺特点:产品设计自由度大,可以生产大尺寸部件;成型压力低(0.350.7MPa),反应成型时,无模压应力,产品在模内发热量小;制品收缩率低,尺寸稳定性好,因加有大量填料和增强材料,减少了树脂固化收缩;制品镶嵌件工艺简便;制品表面质量好,玻璃粉和玻璃微珠能提高制品耐磨性和耐热性;生产设备简单,模具费用低,成型周期短,制品生产成本低。RRIM制品的最大用户是汽车工为,可做汽车保险杠、仪表盘,高强度RRIM制品可以做汽车的结构材料、承载材料。由于其成型周期短,性能可设计,在电绝缘工程、防腐工程、机械仪表工业中代替工程塑料及高分子合金应用。

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