树脂基复合材料成型工艺发展研究
技术发展、科技进步、人才素质的提高,推动材料工艺改进和完善,在整个
工业领域也发挥着重要作用。文章探讨分析树脂基复合材料成型工艺,并对其发
展进行分析。随着技术发展和改进,复合材料呈现智能化和自动化趋势,将在工
业领域得到更加广泛的应用。
标签:树脂基复合材料;成型工艺;挤压成型;智能化
引言
复合材料在工业领域得到广泛应用,也是衡量一个国家科技和经济实力的重
要标志。先进复合材料不仅强度高,而且耐热性能和抗疲劳性能优良,在航空航
天、交通运输、机械化工等领域得到广泛应用。树脂基复合材料是先进的材料类
型之一,在航空航天领域得到广泛应用,并且随着技术发展与进步,材料性能不
断改进和完善。文章探讨分析树脂基复合材料成型工艺,并对其发展进行展望,
希望能为实际工作提供指导借鉴。
1 树脂基复合材料成型工艺
成型工艺是一项系统复杂的工艺,不仅要满足制品的形状和尺寸要求,还要
确保材料的综合性能,减少制品空隙率,并降低甚至避免对操作人员健康带来的
负面影响,促进材料综合效益提升。经过几十年发展与技术进步,树脂基复合材
料成型工艺取得不断发展,种类进一步增多,并存在相同点和不同点,主要体现
在以下方面。
1.1 接触低压成型
利用手工作业方式,将玻璃纤维织物和树脂铺在模具上,粘结一起后固化成
型,工艺流程非常简单,可在不同部位添加补强材料,满足复杂产品外形设计需
要。但该工艺耗费时间长,效率低,不适合批量生产。生产环境也比较差,加工
时容易出现较多的粉尘,影响人的身体健康,这是今后需要改进和完善的地方。
接触低压先将材料在阴膜、阳模或对模上制成设计形状,加热或常温固化,脱模
后辅助加工获得制品。该工艺设备简单,成本低,投资少,但劳动强度大,生产
效率低,需要对工艺进行改进。目前高产量、连续生产的玻璃纤维复合材料生产
线已经形成,促进工艺的自动化、高效化和专业化,对复合材料发展产生重要影
响。
1.2 拉挤成型
将已浸润的连续纤维束在牵引结构拉力下,用成型模成型,在模中固化,连
续生产出复合型材。成型过程需要成型模挤压和外牵引拉拨,整个生产过程是连
续的。该工艺控制方便,产品质量稳定,成本低,生产效率高,制品的拉伸强度
和弯曲强度高。目前拉挤工艺主要用于生产玻璃钢棒、工字型、角型、槽型、方
型等,技术取得不断发展,产品质量也进一步提升。
1.3 模压成型
将预浸料加入金属对模内,通过加热和加压固化成型,成本低廉,生产效率
高,产品精度高,能一次成型结构制品,在汽车、航空航天等领域应用广泛。
1.4 缠绕成型
将连续纤维按一定规律缠绕至芯模,经固化和脱模形成产品,产品可靠性高,
生产效率高,强度高,并且可以节约成本,技术经济效益明显。该工艺在航天、
军工领域应用广泛,并朝着自动化、集成化方向发展。
1.5 铺放成型
包括自动铺丝束技术和自动窄带铺放技术,实现加工制造的全自动化,在航
空航天、特殊结构构件的应用非常广泛。随着技术进步,控制系统升级到全数字
控制,自动铺放新技术出现并得到愈加广泛的应用,在战斗机、商用飞机方面采
用自动铺丝技术,带动航空制造技术变革。并且新技术将不断出现,促进复合材
料的变革和进步。
1.6 RTM成型
该技术为适应飞机雷达罩成型发展而来,在纤维增强复合材料生产中得到广
泛应用。该技术可为构件提供双面光滑表面的能力,制造品质好、精度高的构件,
成型效率高,挥发型物质少,不会影响人的身体健康。近年来还开展大量颇有成
效的技术,设备、树脂、模具不断改进和完善,在工业制造领域也发挥更大的作
用。
2 树脂基复合材料成型工艺的发展
随着对性能更优材料研究的不断深入,技术攻关力度增强,复合材料工艺参
数得到不断优化。并且生产设备的智能化和自动化程度提高,复合材料成型工艺
也取得不断发展和进步,主要体现在以下方面。
2.1 先进原材料
碳纤维、氧化铝纤维、芳纶纤维,新型高性能树脂、金属和陶瓷基体等出现
并得到应用,其韧性、耐高温性更优,有利于提高产品质量和综合性能。
2.2 预浸料制备
预浸料是半成品,推动复合材料工艺发展,其工艺改进也带来众多新技术的
应用,如熔融浸渍、纤维混合法、粉末混合工艺等。预浸料制备发展到机械化和
自动化形式,编制预浸料标准,促进工艺技术革新和进步。
2.3 固化过程优化
计算机技术、过程控制技术、人工智能技术的开发和应用,再加上超声和介
电技术支持,实现在线固化的可能性,对固化压力、温度等实现连续监测,调整
固化气孔率、厚度等,推动产品质量提升。
2.4 模具发展
模具结构形式多种多样,推动复合材料构件制造多样化。目前复合材料模具、
软模、芯模技术取得较大进步,促进模具和产品膨胀系数基本一致,减轻结构自
重,方便材料卸载,有利于控制构件尺寸和厚度,保证产品质量。
2.5 制造设备的自动化和智能化
随着技术进步和产品需求量增大,复合材料制造出现规模化、自动化、智能
化趋势,不仅有利于提高材料性能,还能推动其得到广泛应用,提高产品质量。
3 结束语
成型工艺是复合材料研究的关键内容,随着技术发展和不断创新,复合材料
实现智能化和规模化成为一种趋势。为更好应对这种趋势,应该加大技术攻关力
度,借鉴和吸收国外先进技术,准确定位,从设备、工艺、人员等方面采取改进
和完善措施,提高复合材料制造水平,促进其性能不断提升,更好满足航空航天
工业发展需要。
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