復合材料成型加工技術熱固與熱塑性復合材料的優缺點熱固性復合材料的優點：

1.初始樹脂狀態多為液態，易于加工；

2.熱固性樹脂易于潤濕纖維，空洞和空隙較少；

3.溫度和壓力要求較低，較為節能；

4.加工設備較為簡單。缺點：

1.固化需要時間，加工效率較低；

2.一但固化，構件難以重新成型；

3.損傷容限較低；

4.循環利用困難。熱塑性復合材料的優點：

1.成型周期較短，適于大批量加工；

2.在溫度和壓力作用下可以重新成型；

3.損傷容限較高；

4.易于循環利用。缺點：

1.成型設備投資較大；

2.需要復雜設備來施加溫度和壓力。熱固性復合材料的成型手糊成型：手糊成型又稱接觸成型，采用手工方法將纖維增強材料和樹脂膠液在模具上鋪敷成型、室溫（或加熱）、無壓（或低壓）條件下固化，脫模成制品的工藝方法。濕法手糊成型（wetlay-up）預浸料手糊成型（prepreglay-up）濕法手糊成型基本步驟：模具表面涂覆脫模劑；涂膠衣層（表面層）和/或耐腐蝕涂層；鋪放一層增強層，然后浸漬樹脂；或浸漬樹脂后鋪放在模具表面；羅拉均勻樹脂層；鋪放另一層增強層；固化（室溫或高溫，通常為室溫固化）特點設備投資很低；工藝簡單，通用；成本低；勞動強度大；構件品質均勻性較差；揮發份引起環保問題；難以加工高纖維含量復合材料；主要使用UP樹脂和玻璃纖維加工復合材料。真空袋成型手糊成型未固化制品上，將壓力施加到制品表面再進行固化的工藝方法。真空袋、加壓袋和熱壓罐法真空袋制品毛坯真空袋密封抽真空固化制品2.特征1）工藝簡單，不需要專用設備；2）壓力較小，最大為0.1MPa，只適用厚度1.5mm以下復合材料制品1.過程壓力袋成型壓力為0.25~0.5MPa真空袋-熱壓罐成型預浸料成型預浸料成型（prepreglay-up）基本步驟：預浸料從冷柜中取出，室溫融化；預浸料剪裁成合適的尺寸和取向；模具清洗，并涂覆脫模劑；去除預浸料保護膜，按預定順序鋪層；加壓羅拉去除每一層鋪層中的空氣；施加真空袋；放入熱壓罐；連接真空系統（真空負壓和熱壓罐氣體正壓）和加熱系統（氣體加熱和電加熱）；程序設置固化工藝；冷卻后，去除真空袋，取出構件。多孔膜多孔織物密實膜多孔膜真空封裝系統：透氣、隔離、吸膠、透膠系統適合加工高纖維含量（>60%）復合材料簡單和復雜構型構件均可以加工高強度和高剛度復合材料均可以加工勞動強度大，不適于大量加工構件成本高在航空和軍事用先進復合材料上用途廣泛噴射成型（spray-upprocess）通過噴槍將短切纖維和霧化樹脂同時噴射到模具表面，經棍壓、固化制得復合材料制件的方法。和濕法手糊成型比較類似，不同之處是纖維和樹脂的施加方式不是通過手工，而是通過噴槍喂入纖維多為玻璃纖維粗紗，粗紗通過噴槍時被切斷成預定長度（10-40mm）比濕法手糊成型效率高，勞動強度低，復合材料成本較低適合中到大批量加工，適合加工強度不高的制品，包括浴缸、游泳池、船體、家具等制品可以和手糊成型結合加工夾層結構（織物夾層）基本步驟模具上涂覆脫模劑；涂膠衣層；涂表面層（防止纖維穿過表面膠衣層）；表面層的固化；樹脂與填料（碳酸鈣、氫氧化鋁等）混合并放入儲存罐中；樹脂、催化劑以及纖維通過噴槍按一定方式噴涂；羅拉碾平樹脂和纖維，并排除起泡；樹脂常溫或高溫固化；脫模，修剪，質檢。固化多為室溫、無壓固化工藝過程比較簡單、經濟不適合加工高結構要求（力學性能）的構件纖維體積含量和制品厚度難以控制揮發份難以控制（單模成型）制品一面光滑，一面較為粗糙尺寸精確度和工藝重現性不高長絲纏繞成型（filamentwindingprocess）將浸漬樹脂的纖維絲束或帶，在一定張力下，按照一定規律纏繞到芯模上，然后加熱或常溫下固化成制品的方法。包括：干法纏繞：預浸紗加熱軟化纏繞濕法纏繞：纖維紗浸膠纏繞半干法纏繞：纖維紗浸膠烘干纏繞非常適合制作管狀制品，如壓力容器、管道、火箭發動機殼體、噴管、化學品儲存罐等配合CAD系統，可以制作外形更為復雜的構件基本步驟粗紗線軸放置在粗紗架上；幾根粗紗從導紗溝中穿過；固化劑和樹脂在容器中混合后倒入樹脂浸漬槽中；在卷繞滾筒上涂覆脫模劑、凝膠涂層，并將卷繞滾筒放置在卷繞設備上；浸漬后的粗紗導入到滾筒表面，通過張力控制裝置控制紗線張力；滾筒按照預定的方式回轉、紗線按照預定的方式橫向移動；纖維層纏繞在滾筒上，厚度不斷增加；達到預定厚度后，表滿多余樹脂吸出；連同滾筒一起將構件移到固化裝置中（常溫或高溫）；固化后滾筒退出，或者滾筒和復合材料一起作為構件使用。特點可以使用長絲，或長絲預浸料；對于某些用途的復合材料，如壓力容器和燃料箱，長絲纏繞成型是唯一一種得到高性能和低成本（高性價比）的有效方法；可自動化，可加工大體積復合材料制品；難以加工閉合和凸面結構（除非采用切割方式）；并不是所有的纏繞角度都能實現（尤其0-15°）；最大纖維體積含量為60%；在整個厚度方向上難以實現均勻的纖維和樹脂分布。拉擠成型（pultrusionprocess）纖維浸漬后從口模中拉出成型，類似于塑料擠出，不同之處是拉擠成型是拉而不是擠生產截面一定的連續復合材料制品簡單、低成本、連續、自動化工藝基本步驟紗筒放置在紗架上；幾根紗線從紗筒上抽取并通過樹脂?。还袒瘎┖蜆渲谌萜髦谢旌喜⒌谷霕渲。豢谀＜訜岬筋A定溫度；浸漬后的紗線通過口模并固化；拉出構件裁割成一定的長度；油漆前的表面處理（內脫模劑的溶劑法去除）。用于加工截面一定的空心和實心結構；管、桿、棒、角形、工字梁、板、槽、扶欄、地板、gratingsystem等特點連續過程，可完全實現自動化；使用低成本纖維和樹脂加工低成本商業化制品；適用于加工恒定截面制品，變截面和復雜外形制品無法加工；無法加工內外尺寸公差要求高的制品；難以加工薄壁制品；纖維鋪層角度多為0o，為改善橫向性能，在外表面或接近外表面采用氈或織物；承受復雜載荷能力差，承受軸向拉伸載荷能力強。樹脂傳遞成型（ResinTransferMolding）簡稱RTM，先加工復合材料預型件（preform），然后放入模具，合模后注入液態樹脂用于加工復雜構型的構件基本步驟熱固性樹脂和催化劑分別放入供應站A和B；模具上涂覆脫模劑，必要時施加一層凝膠涂層（改善表面質量）；預型件放入模具，之后合模；模具加熱到預定溫度；在設定溫度和壓力下注入樹脂和催化劑，有時為了樹脂流動和消除起泡，在模具內部施加一定的真空度；樹脂充滿模具，關閉真空系統，模具增壓；樹脂固化一定時間后，打開模具。特點和模壓成型與注射成型相比，初期設備投資較小，尤其適合于樣品加工；可以按照尺寸公差設計模具；可以加工復雜外形的構件；制品表面質量較高，而且內外表面可以不同；纖維選擇自由度較大（種類、尺寸）；纖維含量可以高達65%以上；閉模工藝避免揮發份的環境污染；制品尺寸和模具尺寸幾乎一致，材料浪費較低；可以自動化加工；樹脂在多孔材料中的流動行為需要事先清楚；與手糊和噴射成型相比，設備投資較高；模具和設備設計比較復雜。真空灌注成型（VARTM）RTM基礎上改變而來的工藝只用一半模具通過真空系統將樹脂注入模具與濕法手糊成型相比，沒有揮發份（苯乙烯等）的環境污染問題纖維含量可以高達70%，可加工高性能制品SCRIMPSeemannCompositeResinInfusionMoldingProcess和VARTM類似，屬于RTM的變化形式在注入樹脂之前，多了一道纖維壓實工序，更有利于消除空洞結構反應注射成型（SRIM）和RTM類似，不同之處在于所用的樹脂和注射之前的樹脂混合方法在RIM基礎上發展而來，結合了RIM和RTM二者的優勢RIM中不使用任何纖維增強，僅為樹脂反應產物樹脂注射之前成分A和B以非常高的速度（100-200m/s）注入混合室；高速射流在混合室產生高壓（10-40MPa），而真正的混合樹脂注射時壓力只有不足1MPa，以避免高壓射流對纖維的洗脫；樹脂粘度很低，多為多異氰酸酯預聚體（熱固性PU）；樹脂交聯從高速混合時已經開始，不需要溫度啟動；樹脂交聯反應速度很快，在注射到模腔幾秒中后發生凝膠化，模具溫度有助于交聯速度的進一步加快；整個樹脂固化過程1-5分鐘；為保證完全固化，樹脂配比十分重要，同時高速高壓要求增加了設備成本；纖維含量不高，通常為40%。在RIM基礎上（由于其加工周期短，加工效率高，多用于汽車配件加工），發展了RRIM（reinforcedreactioninjectionmolding），在RRIM中，將玻璃纖維短纖在樹脂高速混合之前加入到其中一個成分中為保證低的樹脂粘度，纖維長度一般在0.5mm左右RRIM制品的剛度和抗損傷能力比RIM制品高，但對結構件來說，還是較弱，RRIM制品多用于汽車車體輔助件和儀表盤等SRIM材料要求纖維：短纖或長纖維預型件，通常為短纖維預型件（RTM通常為長纖維預型件）樹脂：PU類低粘度，高反應活性（10-100cp，RTM用UP和乙烯酯樹脂粘度100-1000cp）設備：要求比RTM高，投資大模壓成型（CompressionMolding）將復合材料片材或模塑料放入金屬對模中，在溫度和壓力作用下，材料充滿模腔，固化成型，脫模制得產品的方法。模具預熱涂刷脫模劑裝模壓制模壓料稱量預熱脫模后處理檢驗制品BMC模壓SMC、TMC模壓預浸料模壓（層壓）（SMC模壓）基本步驟根據構件計算用料量裁片，撕去保護膜模具預熱材料放入模具模具以一定速度移動，合模加壓一定固化時間后，模具退回開模熱固性增強塑料注塑成型原料：BMC熱塑性增強塑料成型復合材料領域一度是熱固性復合材料占據優勢；1998年熱塑性塑料增強復合材料占到25%左右；主要成型方法包括注塑、擠出、模壓熱固性塑料復合材料成型方法也被用于熱塑性塑料復合材料成型加工中，如手糊、熱壓罐、長絲纏繞和拉擠成型等纏繞成型（Tapewinding）熱固性復合材料稱為Filamentwinding原料：熱塑性預浸料片材（0.005in厚，0.25-2in寬）、長絲混纖紗（commingledyarn）特點不需要固化，無揮發份釋放可加工厚構件（低放熱反應和殘余