各種成型工藝總結(jié) 1

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復(fù)合材料成型工藝是復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)和條件。隨著復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，復(fù)合材料工業(yè)得到迅速發(fā)鎮(zhèn)，其老的成型工藝日臻完善，新的成型方法不斷涌現(xiàn)，目前聚合物基符合材料的成型方法已有20多種，并成功地用于工業(yè)生產(chǎn)，如：
（1）手糊成型工藝--濕法鋪層成型法；
（2）噴射成型工藝；
（3）樹(shù)脂傳遞模塑成型技術(shù)（RTM技術(shù)）；
（4）袋壓法（壓力袋法）成型；
（5）真空袋壓成型；
（6）熱壓罐成型技術(shù)；
（7）液壓釜法成型技術(shù)；
（8）熱膨脹模塑法成型技術(shù)；
（9）夾層結(jié)構(gòu)成型技術(shù)；
（10）模壓料生產(chǎn)工藝；
（11）ZMC模壓料注射技術(shù)；
（12）模壓成型工藝；
（13）層合板生產(chǎn)技術(shù)；
（14）卷制管成型技術(shù)；
（15）纖維纏繞制品成型技術(shù)；
（16）連續(xù)制板生產(chǎn)工藝；
（17）澆鑄成型技術(shù)；
（18）拉擠成型工藝；
（19）連續(xù)纏繞制管工藝；
（20）編織復(fù)合材料制造技術(shù)；
（21）熱塑性片狀模塑料制造技術(shù)及冷模沖壓成型工藝；
（22）注射成型工藝；
（23）擠出成型工藝；
（24）離心澆鑄制管成型工藝；
（25）其它成型技術(shù)。
　　視所選用的樹(shù)脂基體材料的不同，上述方法分別適用于熱固性和熱塑性復(fù)合材料的生產(chǎn)，有些工藝兩者都適用。
　　復(fù)合材料制品成型工藝特點(diǎn)：與其它材料加工工藝相比，復(fù)合材料成型工藝具有如下特點(diǎn)：
　?。?）材料制造與制品成型同時(shí)完成 一般情況下，復(fù)合材料的生產(chǎn)過(guò)程，也就是制品的成型過(guò)程。材料的性能必須根據(jù)制品的使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此在造反材料、設(shè)計(jì)配比、確定纖維鋪層和成型方法時(shí)，都必須滿(mǎn)足制品的物化性能、結(jié)構(gòu)形狀和外觀質(zhì)量要求等。
　?。?）制品成型比較簡(jiǎn)便 一般熱固性復(fù)合材料的樹(shù)脂基體，成型前是流動(dòng)液體，增強(qiáng)材料是柔軟纖維或織物，因此，用這些材料生產(chǎn)復(fù)合材料制品，所需工序及設(shè)備要比其它 材料簡(jiǎn)單的多，對(duì)于某些制品僅需一套模具便能生產(chǎn)。

一、接觸低壓成型工藝
　　接觸低壓成型工藝的特點(diǎn)是以手工鋪放增強(qiáng)材料，浸清樹(shù)脂，或用簡(jiǎn)單的工具輔助鋪放增強(qiáng)材料和樹(shù)脂。接觸低壓成型工藝的另一特點(diǎn)，是成型過(guò)程中不需要施加成型壓力（接觸成型），或者只施加較低成型壓力（接觸成型后施加0.01～0.7MPa壓力，最大壓力不超過(guò)2.0MPa）。
　　接觸低壓成型工藝過(guò)程，是先將材料在陰模、陽(yáng)?；?qū)δＩ现瞥稍O(shè)計(jì)形狀，再通過(guò)加熱或常溫固化，脫模后再經(jīng)過(guò)輔助加工而獲得制品。屬于這類(lèi)成型工藝的有手糊成型、噴射成型、袋壓成型、樹(shù)脂傳遞模塑成型、熱壓罐成型和熱膨脹模塑成型（低壓成型）等。其中前兩種為接觸成型。
　　接觸低壓成型工藝中，手糊成型工藝是聚合物基復(fù)合材料生產(chǎn)中最先發(fā)明的，適用范圍最廣，其它方法都是手糊成型工藝的發(fā)展和改進(jìn)。接觸成型工藝的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，適應(yīng)性廣，投資少，見(jiàn)效快。根據(jù)近年來(lái)的統(tǒng)計(jì)，接觸低壓成型工藝在世界各國(guó)復(fù)合材料工業(yè)生產(chǎn)中，仍占有很大比例，如美國(guó)占35%，西歐占25%，日本占42%，中國(guó)占75%。這說(shuō)明了接觸低壓成型工藝在復(fù)合材料工業(yè)生產(chǎn)中的重要性和不可替代性，它是一種永不衰落的工藝方法。但其最大缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、產(chǎn)品重復(fù)性差等。
　　1、原材料
　　接觸低壓成型的原材料有增強(qiáng)材料、樹(shù)脂和輔助材料等。
　?。?）增強(qiáng)材料
　　接觸成型對(duì)增強(qiáng)材料的要求：①增強(qiáng)材料易于被樹(shù)脂浸透；②有足夠的形變性，能滿(mǎn)足制品復(fù)雜形狀的成型要求；③氣泡容易扣除；④能夠滿(mǎn)足制品使用條件的物理和化學(xué)性能要求；⑤價(jià)格合理（盡可能便宜），來(lái)源豐富。
　　用于接觸成型的增強(qiáng)材料有玻璃纖維及其織物，碳纖維及其織物，芳綸纖維及其織物等。
　　（2）基體材料
　　接觸低壓成型工藝對(duì)基體材料的要求：①在手糊條件下易浸透纖維增強(qiáng)材料，易排除氣泡，與纖維粘接力強(qiáng)；②在室溫條件下能凝膠，固化，而且要求收縮小，揮發(fā)物少；③粘度適宜：一般為0.2～0.5Pa·s，不能產(chǎn)生流膠現(xiàn)象；④無(wú)毒或低毒；⑤價(jià)格合理，來(lái)源有保證。
　　生產(chǎn)中常用的樹(shù)脂有：不飽和聚酯樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂，有進(jìn)也用酚醛樹(shù)脂，雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂，聚酰亞胺樹(shù)脂等。
　　幾種接觸成型工藝對(duì)樹(shù)脂的性能要求：



　?。?）輔助材料
　　接觸成型工藝中的輔助材料，主要是指填料和色料兩類(lèi)，而固化劑、稀釋劑、增韌劑等，歸屬于樹(shù)脂基體體系。
　　2、模具及脫模劑
　?。?）模具
　　模具是各種接觸成型工藝中的主要設(shè)備。模具的好壞，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，必須精心設(shè)計(jì)制造。
　　設(shè)計(jì)模具時(shí)，必須綜合考慮以下要求：①滿(mǎn)足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的精度要求，模具尺寸精確、表面光滑；②要有足夠的強(qiáng)度和剛度；③脫模方便；④有足夠的熱穩(wěn)定性；⑤重量輕、材料來(lái)源充分及造價(jià)低。
　　模具構(gòu)造 接觸成型模具分為：陰模、陽(yáng)模和對(duì)模三種，不論是哪種模具，都可以根據(jù)尺寸大小，成型要求，設(shè)計(jì)成整體或拼裝模。
　　模具材料 造反模具材料時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：①能夠滿(mǎn)足制品的尺寸精度，外觀質(zhì)量及使用壽命要求；②模具材料要有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證模具在使用過(guò)程中不易變形和損壞；③不受樹(shù)脂侵蝕，不影響樹(shù)脂固化；④耐熱性好，制品固化和加熱固化時(shí)，模具不變形；⑤容易制造，容易脫模；⑥晝減輕模具重量，方便生產(chǎn)；⑦價(jià)格便宜，材料容易獲得。能用作手糊成型模具的材料有：木材，金屬，石膏，水泥，低熔點(diǎn)金屬，硬質(zhì)泡沫塑料及玻璃鋼等。
　　脫模劑基本要求：①不腐蝕模具，不影響樹(shù)脂固化，對(duì)樹(shù)脂粘接力小于0.01MPa；②成膜時(shí)間短，厚度均勻，表面光滑；③使用安全，無(wú)毒害作用；④耐熱、能以受加熱固化的溫度作用；⑤操作方便，價(jià)格便宜。
　　接觸成型工藝的脫模劑主要有薄膜型脫模劑、液體脫模劑和油膏、蠟類(lèi)脫模劑。

手糊成型工藝
　　手糊成型的工藝流程如下：
（1）

生產(chǎn)準(zhǔn)備
　　場(chǎng)地 手糊成型工作場(chǎng)地的大小，要根據(jù)產(chǎn)品大小和日產(chǎn)量決定，場(chǎng)地要求清潔、干燥、通風(fēng)良好，空氣溫度應(yīng)保持在15～35℃之間，后加工整修段，要設(shè)有抽風(fēng)除塵和噴水裝置。
模具準(zhǔn)備 準(zhǔn)備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。
　　樹(shù)脂膠液配制 配制時(shí)，要注意兩個(gè)問(wèn)題：①防止膠液中混入氣泡；②配膠量不能過(guò)多，每次配量要保證在樹(shù)脂凝膠前用完。
　　增強(qiáng)材料準(zhǔn)備 增強(qiáng)材料的種類(lèi)和規(guī)格按設(shè)計(jì)要求選擇。
（2）糊制與固化
　　鋪層糊制 手工鋪層糊制分濕法和干法兩種：①干法鋪層 用預(yù)浸布為原料，先將預(yù)學(xué)好料（布）按樣板裁剪成壞料，鋪層時(shí)加熱軟化，然后再一層一層地緊貼在模具上，并注意排除層間氣泡，使密實(shí)。此法多用于熱壓罐和袋壓成型。②濕法鋪層 直接在模具上將增強(qiáng)材料浸膠，一層一層地緊貼在模具上，扣除氣泡，使之密實(shí)。一般手糊工藝多用此法鋪層。濕法鋪層又分為膠衣層糊制和結(jié)構(gòu)層糊制。
　　手糊工具 手糊工具對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。有羊毛輥、豬鬃輥、螺旋輥及電鋸、電鉆、打磨拋光機(jī)等。
　　固化 制品固化分硬化和熟化兩個(gè)階段：從凝膠到三角化一般要24h，此時(shí)固化度達(dá)50%～70%（巴柯?tīng)栍残远葹?5），可以脫模，脫后在自然環(huán)境條件下固化1～2周才能使制品具有力學(xué)強(qiáng)度，稱(chēng)熟化，其固化度達(dá)85%以上。加熱可促進(jìn)熟化過(guò)程，對(duì)聚酯玻璃鋼，80℃加熱3h，對(duì)環(huán)氧玻璃鋼，后固化溫度可控制在150℃以?xún)?nèi)。加熱固化方法很多，中小型制品可在固化爐內(nèi)加熱固化，大型制品可采用模內(nèi)加熱或紅外線加熱。
（3）脫模和修整
　　脫模 脫模要保證制品不受損傷。脫模方法有如下幾種：①頂出脫模 在模具上預(yù)埋頂出裝置，脫模時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿，將制品頂出。②壓力脫模 模具上留有壓縮空氣或水入口，脫模時(shí)將壓縮空氣或水（0.2MPa）壓入模具和制品之間，同時(shí)用木錘和橡膠錘敲打，使制品和模具分離。③大型制品（如船）脫模 可借助千斤頂、吊車(chē)和硬木楔等工具。④復(fù)雜制品可采用手工脫模方法 先在模具上糊制二三層玻璃鋼，待其固化后從模具上剝離，然后再放在模具上繼續(xù)糊制到設(shè)計(jì)厚度，固化后很容易從模具上脫下來(lái)。
　　修整 修整分兩種：一種是尺寸修整，另一種缺陷修補(bǔ)。①尺寸修整 成型后的制品，按設(shè)計(jì)尺寸切去超出多余部分；②缺陷修補(bǔ) 包括穿孔修補(bǔ)，氣泡、裂縫修補(bǔ)，破孔補(bǔ)強(qiáng)等。

噴射成型技術(shù)
　　噴射成型技術(shù)是手糊成型的改進(jìn)，半機(jī)械化程度。噴射成型技術(shù)在復(fù)合材料成型工藝中所占比例較大，如美國(guó)占9.1%，西歐占11.3%，日本占21%。目前國(guó)內(nèi)用的噴射成型機(jī)主要是從美國(guó)進(jìn)口。
　　(1)噴射成型工藝原理及優(yōu)缺點(diǎn)
　　噴射成型工藝是將混有引發(fā)劑和促進(jìn)劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側(cè)噴出，同時(shí)將切斷的玻纖粗紗，由噴槍中心噴出，使其與樹(shù)脂均勻混合，沉積到模具上，當(dāng)沉積到一定厚度時(shí)，用輥輪壓實(shí)，使纖維浸透樹(shù)脂，排除氣泡，固化后成制品。
　　噴射成型的優(yōu)點(diǎn)：①用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；②生產(chǎn)效率比手糊的高2～4倍；③產(chǎn)品整體性好，無(wú)接縫，層間剪切強(qiáng)度高，樹(shù)脂含量高，抗腐蝕、耐滲漏性好；④可減少飛邊，裁布屑及剩余膠液的消耗；⑤產(chǎn)品尺寸、形狀不受限制。其缺點(diǎn)為：①樹(shù)脂含量高，制品強(qiáng)度低；②產(chǎn)品只能做到單面光滑；③污染環(huán)境，有害工人健康。
　　噴射成型效率達(dá)15kg/min，故適合于大型船體制造。已廣泛用于加工浴盆、機(jī)器外罩、整體衛(wèi)生間，汽車(chē)車(chē)身構(gòu)件及大型浮雕制品等。
　?。?）生產(chǎn)準(zhǔn)備
　　場(chǎng)地 噴射成型場(chǎng)地除滿(mǎn)足手糊工藝要求外，要特別注意環(huán)境排風(fēng)。根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小，操作間可建成密閉式，以節(jié)省能源。
　　材料準(zhǔn)備 原材料主要是樹(shù)脂（主要用不飽和聚酯樹(shù)脂）和無(wú)捻玻纖粗紗。
　　模具準(zhǔn)備 準(zhǔn)備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。
　　噴射成型設(shè)備 噴射成型機(jī)分壓力罐式和泵供式兩種：①泵式供膠噴射成型機(jī)，是將樹(shù)脂引發(fā)劑和促進(jìn)劑分別由泵輸送到靜態(tài)混合器中，充分混合后再由噴槍噴出，稱(chēng)為槍內(nèi)混合型。其組成部分為氣動(dòng)控制系統(tǒng)、樹(shù)脂泵、助劑泵、混合器、噴槍、纖維切割噴射器等。樹(shù)脂泵和助劑泵由搖臂剛性連接，調(diào)節(jié)助劑泵在搖臂上的位置，可保證配料比例。在空壓機(jī)作用下，樹(shù)脂和助劑在混合器內(nèi)均勻混合，經(jīng)噴槍形成霧滴，與切斷的纖維連續(xù)地噴射到模具表面。這種噴射機(jī)只有一個(gè)膠液噴槍?zhuān)Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，引發(fā)劑浪費(fèi)少，但因系內(nèi)混合，使完后要立即清洗，以防止噴射堵塞。②壓力罐式供膠噴射機(jī)是將樹(shù)脂膠液分別裝在壓力罐中，靠進(jìn)入罐中的氣體壓力，使膠液進(jìn)入噴槍連續(xù)噴出。安是由兩個(gè)樹(shù)脂罐、管道、閥門(mén)、噴槍、纖維切割噴射器、小車(chē)及支架組成。工作時(shí)，接通壓縮空氣氣源，使壓縮空氣經(jīng)過(guò)氣水分離器進(jìn)入樹(shù)脂罐、玻纖切割器和噴槍?zhuān)箻?shù)脂和玻璃纖維連續(xù)不斷的由噴槍噴出，樹(shù)脂霧化，玻纖分散，混合均勻后沉落到模具上。這種噴射機(jī)是樹(shù)脂在噴槍外混合，故不易堵塞噴槍嘴。
　　（3）噴射成型工藝控制
　　噴射工藝參數(shù)選擇：①樹(shù)脂含量 噴射成型的制品中，樹(shù)脂含量控制在60%左右。②噴霧壓力 當(dāng)樹(shù)脂粘度為0.2Pa·s，樹(shù)脂罐壓力為0.05～0.15MPa時(shí)，霧化壓力為0.3～0.55MPa，方能保證組分混合均勻。③噴槍夾角 不同夾角噴出來(lái)的樹(shù)脂混合交距不同，一般選用20°夾角，噴槍與模具的距離為350～400mm。改變距離，要高速?lài)姌寠A角，保證各組分在靠近模具表面處交集混合，防止膠液飛失。
　　噴射成型應(yīng)注意事項(xiàng)：①環(huán)境溫度應(yīng)控制在（25±5）℃，過(guò)高，易引起噴槍堵塞；過(guò)低，混合不均勻，固化慢；②噴射機(jī)系統(tǒng)內(nèi)不允許有水分存在，否則會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量；③成型前，模具上先噴一層樹(shù)脂，然后再?lài)姌?shù)脂纖維混合層；④?chē)娚涑尚颓埃日{(diào)整氣壓，控制樹(shù)脂和玻纖含量；⑤噴槍要均勻移動(dòng)，防止漏噴，不能走弧線，兩行之間的重疊富庶小于1/3，要保證覆蓋均勻和厚度均勻；⑥噴完一層后，立即用輥輪壓實(shí)，要注意棱角和凹凸表面，保證每層壓平，排出氣泡，防止帶起纖維造成毛刺；⑦每層噴完后，要進(jìn)行檢查，合格后再?lài)娤乱粚?；⑧最后一層要噴薄些，使表面光滑；⑨噴射機(jī)用完后要立即清洗，防止樹(shù)脂固化，損壞設(shè)備。

樹(shù)脂傳遞模塑成型
　　樹(shù)脂傳遞模塑成型簡(jiǎn)稱(chēng)RTM（Resin Transfer Molding）。RTM起始于50年代，是手糊成型工藝改進(jìn)的一種閉模成型技術(shù)，可以生產(chǎn)出兩面光的制品。在國(guó)外屬于這一工藝范疇的還有樹(shù)脂注射工藝（Resin Injection）和壓力注射工藝(Pressure Infection)。
RTM的基本原理是將玻璃纖維增強(qiáng)材料鋪放到閉模的模腔內(nèi)，用壓力將樹(shù)脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強(qiáng)材料，然后固化，脫模成型制品。
　　從上前的研究水平來(lái)看，RTM技術(shù)的研究發(fā)展方向?qū)ㄎC(jī)控制注射機(jī)組，增強(qiáng)材料預(yù)成型技術(shù)，低成本模具，快速樹(shù)脂固化體系，工藝穩(wěn)定性和適應(yīng)性等。
RTM成型技術(shù)的特點(diǎn)：①可以制造兩面光的制品；②成型效率高，適合于中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品生產(chǎn)（20000件/年以?xún)?nèi)）；③RTM為閉模操作，不污染環(huán)境，不損害工人健康；④增強(qiáng)材料可以任意方向鋪放，容易實(shí)現(xiàn)按制品受力狀況例題鋪放增強(qiáng)材料；⑤原材料及能源消耗少；⑥建廠投資少，上馬快。
　　RTM技術(shù)適用范圍很廣，目前已廣泛用于建筑、交通、電訊、衛(wèi)生、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。已開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品有：汽車(chē)殼體及部件、娛樂(lè)車(chē)構(gòu)件、螺旋漿、8.5m長(zhǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、天線罩、機(jī)器罩、浴盆、沐浴間、游泳池板、座椅、水箱、電話亭、電線桿、小型游艇等。
　　（1）RTM工藝及設(shè)備
　　成型工藝 RTM全部生產(chǎn)過(guò)程分11道工序（如圖），各工序的操作人員及工具、設(shè)備位置固定，模具由小車(chē)運(yùn)送，依次經(jīng)過(guò)每一道工序，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。模具在流水線上的循環(huán)時(shí)間，基本上反映了制品的生產(chǎn)周期，小型制品一般只需十幾分鐘，大型制品的生產(chǎn)周期可以控制在1h以?xún)?nèi)完成。
　　成型設(shè)備 RTM成型設(shè)備主要是樹(shù)脂壓注機(jī)和模具。①樹(shù)脂村注機(jī) 樹(shù)脂壓注機(jī)由樹(shù)脂泵、注射槍組成。樹(shù)脂泵是一組活塞式往復(fù)泵，最上端是一個(gè)空氣動(dòng)力泵。當(dāng)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)空氣泵活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，樹(shù)脂泵將桶中樹(shù)脂經(jīng)過(guò)流量控制器、過(guò)濾器定量地抽入樹(shù)脂貯存器，側(cè)向杠桿使催化劑泵運(yùn)動(dòng)，將催化劑定量地抽至貯存器。壓縮空氣充入兩個(gè)貯存器，產(chǎn)生與泵壓力相反的緩沖力，保證樹(shù)脂和催化劑能穩(wěn)定的流向注射槍頭。注射槍口后有一個(gè)靜態(tài)紊流混合器，可使樹(shù)脂和催化劑在無(wú)氣狀態(tài)下混合均勻，然后經(jīng)槍口注入模具，混合器后面設(shè)計(jì)有清洗劑入口，它與一個(gè)有0.28MPa壓力的溶劑罐相聯(lián)，當(dāng)機(jī)器使用完后，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，溶劑自動(dòng)噴出，將注射槍清洗干凈。②模具 RTM模具分玻璃鋼模、玻璃鋼表面鍍金屬模和金屬模3種。玻璃鋼模具容易制造，價(jià)格較低，聚酯玻璃鋼模具可使用2000次，環(huán)氧玻璃鋼模具可使用4000次。表面鍍金屬的玻璃鋼模具可使用10000次以上。金屬模具在RTM工藝中很少使用，一般來(lái)講，RTM的模具費(fèi)僅為SMC的2%～16%。
　?。?）RTM原材料
　　RTM用的原材料有樹(shù)脂體系、增強(qiáng)材料和填料。
　　樹(shù)脂體系 RTM工藝用的樹(shù)脂主要是不飽和聚酯樹(shù)脂。
　　增強(qiáng)材料 一般RTM的增強(qiáng)材料主要是玻璃纖維，其含量為25%～45%（重量比）；常用的增強(qiáng)材料有玻璃纖維連續(xù)氈、復(fù)合氈及方格布。
　　填料 填料對(duì)RTM工藝很重要，它不僅能降低成本，改善性能，而且能在樹(shù)脂固化放熱階段吸收熱量。常用的填料有氫氧化鋁、玻璃微珠、碳酸鈣、云母等。其用量為20%～40%。

袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法成型
　　袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法統(tǒng)稱(chēng)為低壓成型工藝。其成型過(guò)程是用手工鋪疊方式，將增強(qiáng)材料和樹(shù)脂（含預(yù)浸材料）按設(shè)計(jì)方向和順序逐層鋪放到模具上，達(dá)到規(guī)定厚度后，經(jīng)加壓、加熱、固化、脫模、修整而獲得制品。四種方法與手糊成型工藝的區(qū)別僅在于加壓固化這道工序。因此，它們只是手糊成型工藝的改進(jìn)，是為了提高制品的密實(shí)度和層間粘接強(qiáng)度。
　　以高強(qiáng)度玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維和環(huán)氧樹(shù)脂為原材料，用低壓成型方法制造的高性能復(fù)合材料制品，已廣泛用于飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星和航天飛機(jī)。如飛機(jī)艙門(mén)、整流罩、機(jī)載雷達(dá)罩，支架、機(jī)翼、尾翼、隔板、壁板及隱形飛機(jī)等。
　?。?）袋壓法
　　袋壓成型是將手糊成型的未固化制品，通過(guò)橡膠袋或其它彈性材料向其施加氣體或液體壓力，使制品在壓力下密實(shí)，固化。
　　袋壓成型法的優(yōu)點(diǎn)是：①產(chǎn)品兩面光滑；②能適應(yīng)聚酯、環(huán)氧和酚醛樹(shù)脂；③產(chǎn)品重量比手糊高。
　　袋壓成型分壓力袋法和真空袋法2種：①壓力袋法 壓力袋法是將手糊成型未固化的制品放入一橡膠袋，固定好蓋板，然后通入壓縮空氣或蒸汽（0.25～0.5MPa），使制品在熱壓條件下固化。②真空袋法 此法是將手糊成型未固化的制品，加蓋一層橡膠膜，制品處于橡膠膜和模具之間，密封周邊，抽真空（0.05～0.07MPa），使制品中的氣泡和揮發(fā)物排除。真空袋成型法由于真空壓力較小，故此法僅用于聚酯和環(huán)氧復(fù)合材料制品的濕法成型。
　　（2）熱壓釜和液壓釜法
　　熱壓釜和液壓釜法都是在金屬容器內(nèi)，通過(guò)壓縮氣體或液體對(duì)未固化的手糊制品加熱、加壓，使其固化成型的一種工藝。
　　熱壓釜法 熱壓釜是一個(gè)臥式金屬壓力容器，未固化的手糊制品，加上密封膠袋，抽真空，然后連同模具用小車(chē)推進(jìn)熱壓釜內(nèi)，通入蒸汽（壓力為1.5～2.5MPa），并抽真空，對(duì)制品加壓、加熱，排出氣泡，使其在熱壓條件下固化。它綜合了壓力袋法和真空袋法的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品質(zhì)量高。熱壓釜法能夠生產(chǎn)尺寸較大、形狀復(fù)雜的高質(zhì)量、高性能復(fù)合材料制品。產(chǎn)品尺寸受熱壓釜限制，目前國(guó)內(nèi)最大的熱壓釜直徑為2.5m，長(zhǎng)18m，已開(kāi)發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品有機(jī)翼、尾翼、衛(wèi)星天線反射器，導(dǎo)彈再入體、機(jī)載夾層結(jié)構(gòu)雷達(dá)罩等。此法的最大缺點(diǎn)是設(shè)備投資大，重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用高等。
　　液壓釜法 液壓釜是一個(gè)密閉的壓力容器，體積比熱壓釜小，直立放置，生產(chǎn)時(shí)通入壓力熱水，對(duì)未固化的手糊制品加熱、加壓，使其固化。液壓釜的壓力可達(dá)到2MPa或更高，溫度為80～100℃。用油載體、熱度可達(dá)200℃。此法生產(chǎn)的產(chǎn)品密實(shí)，周期短，液壓釜法的缺點(diǎn)是設(shè)備投資較大。
　?。?）熱膨脹模塑法
　　熱膨脹模塑法是用于生產(chǎn)空腹、薄壁高性能復(fù)合材料制品的一種工藝。其工作原理是采用不同膨脹系數(shù)的模具材料，利用其受熱體積膨脹不同產(chǎn)生的擠壓力，對(duì)制品施工壓力。熱膨脹模塑法的陽(yáng)模是膨脹系數(shù)大的硅橡膠，陰模是膨脹系數(shù)小的金屬材料，手糊未固化的制品放在陽(yáng)模和陰模之間。加熱時(shí)由于陽(yáng)、陰模的膨脹系數(shù)不同，產(chǎn)生巨大的變形差異，使制品在熱壓下固化。

二、夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)
　　夾層結(jié)構(gòu)一般是由三層材料制成的復(fù)合材料。夾層復(fù)合材料的上下面層是高強(qiáng)度、高模量材料，中間層是較厚的輕質(zhì)材料，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)實(shí)際上是復(fù)合材料與其它輕質(zhì)材料的再?gòu)?fù)合。采用夾層結(jié)構(gòu)方式是為了提高材料的有效利用率和減輕結(jié)構(gòu)重量，以梁板構(gòu)件為例，在使用過(guò)程中，一要滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，二要滿(mǎn)足剛度的需要，玻璃鋼材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，模量低。因此，用單一的玻璃鋼材料制造梁板，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求時(shí)，撓度往往很大，如果按允許撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)，則強(qiáng)度大大超過(guò)，造成浪費(fèi)。只有采用夾層結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能合理的解決這一矛盾。這也是夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因。
　　由于玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高，重量輕，剛度大，耐腐蝕，電絕緣及透微波等，目前已廣泛用于航空工業(yè)和宇航工業(yè)的飛機(jī)、導(dǎo)彈、飛船及樣板、屋面板，能大幅度的減輕建筑物的重量和改善使用功能。透明玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)板，已廣泛用于寒冷地區(qū)的工業(yè)廠房、大型公用建筑及溫室的采光屋頂。在造船和交通領(lǐng)域，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)廣泛用于玻璃鋼潛艇、掃雷艇、游艇中的許多構(gòu)件。我國(guó)設(shè)計(jì)制造的玻璃鋼過(guò)街人行橋、公路橋、汽車(chē)和火車(chē)保溫泠藏車(chē)等，均采用了玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)，滿(mǎn)足了重量輕、強(qiáng)度高、剛度大、隔熱、保溫等多性能要求。在要求透微波的雷過(guò)罩中，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)已成為其它材料不能與之相比的專(zhuān)用材料。
　　1、玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類(lèi)與特點(diǎn)
　　根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)所用的芯材種類(lèi)和形式不同，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)分為：泡沫夾層結(jié)構(gòu)，蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，梯形板夾層結(jié)構(gòu)，矩形夾層結(jié)構(gòu)和圓形夾層結(jié)構(gòu)。
　　（1）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu) 泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮（面板），泡沫塑料做夾芯層，泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是蒙皮和泡沫塑料夾芯層粘接牢固、受力不大和保溫隔熱性能要求高的部件，如飛機(jī)尾翼、保溫通風(fēng)管道及樣板等。
　?。?）蜂窩夾層結(jié)構(gòu) 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮，蜂窩材料（玻璃布蜂窩、紙蜂窩或其它棉布及鋁蜂窩等）做夾芯層。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的重量輕，強(qiáng)度高，剛度大，多用作結(jié)構(gòu)尺寸大、強(qiáng)度要求高的結(jié)構(gòu)件，如玻璃鋼橋的承重板、球形屋頂結(jié)構(gòu)、雷達(dá)罩、反射面、冷藏車(chē)地板及箱體結(jié)構(gòu)等。
　　（3）梯形和矩形帶頭作用層結(jié)構(gòu) 這種帶頭作用層結(jié)構(gòu)的面板（蒙皮）為玻璃鋼薄板，夾芯層是玻璃鋼梯形板或矩形板。這種夾層結(jié)構(gòu)方向性強(qiáng)，僅適用于做高強(qiáng)平板，不宜用于彎曲形狀的制品。
　?。?）圓環(huán)形夾層結(jié)構(gòu) 它是用玻璃鋼薄板作蒙皮，用玻璃鋼圓環(huán)做夾芯層。這種夾層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是芯材耗量少，強(qiáng)度比較高，平板受力無(wú)方向性，最適宜做采光用的透明玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)板材，具有遮擋少、透光率高的特點(diǎn)。

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)
　?。?）蜂窩種類(lèi) 蜂窩的強(qiáng)度與選用原材料和蜂窩幾何形狀有關(guān)，根據(jù)平面投影幾何形狀，蜂窩夾芯材料可分為六邊形、菱形、矩形、正弦曲線形和有加強(qiáng)帶六邊形等。在這些蜂窩夾芯材料中，以加強(qiáng)帶六邊形強(qiáng)度最高，正方形蜂窩次之。由于正六邊形蜂窩制造簡(jiǎn)單，用料省，強(qiáng)度也較高，故應(yīng)用最廣。
　　（2）原材料 夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮和夾芯材料種類(lèi)很多，如果用鋁、鈦合金做蒙皮和芯材，則稱(chēng)為金屬夾層結(jié)構(gòu)；用玻璃鋼薄板，木質(zhì)膠合板和無(wú)機(jī)復(fù)合材料板做蒙皮，用玻璃鋼蜂窩、紙蜂窩及泡沫塑料做夾芯材料，則稱(chēng)為非金屬材料夾層結(jié)構(gòu)。目前，以玻璃鋼薄板做蒙皮、玻璃鋼蜂窩和泡沫塑料做芯材的夾層結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣。①玻璃纖維布（增強(qiáng)材料） 生產(chǎn)玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的玻璃布分為面層布和蜂窩布兩種：面層布是經(jīng)過(guò)增強(qiáng)處理的中堿和無(wú)堿平紋布，其厚度一般為0.1～0.2mm。為加強(qiáng)蒙皮和蜂窩之間的粘度強(qiáng)度，常在兩者之間加一層短切玻璃纖維氈。選用含蠟玻璃布做蜂窩材料，可以防止樹(shù)脂浸透到玻璃布背面，減少蜂窩塊層間的粘接，有利于蜂窩成孔拉伸。②紙 生產(chǎn)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的紙，要求有良好的樹(shù)脂浸潤(rùn)性和足夠的拉伸強(qiáng)度。③粘接劑（樹(shù)脂） 制造蜂窩夾層結(jié)構(gòu)用的樹(shù)脂分蒙皮用樹(shù)脂、蜂窩用樹(shù)脂和蜂窩與蒙皮粘接用樹(shù)脂。根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)的使用條件，可分別選用環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂及鄰苯二甲酸二丙烯酯等。制造蜂窩膠條時(shí)，通常采用環(huán)氧樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂、聚醋酸乙烯酯膠和聚乙烯醇縮丁醛膠等。在這些膠粘劑中，環(huán)氧樹(shù)脂粘接強(qiáng)度高，改性酚醛樹(shù)脂價(jià)格低，故應(yīng)用較多。聚醋酸乙烯酯膠無(wú)毒，價(jià)格便宜，可以室溫固化，但用此膠制造的蜂條，不能浸聚酯膠膠液，因?yàn)榫埘?shù)脂中的苯乙烯能溶解聚醛酸乙烯，使蜂條開(kāi)膠、破壞。
　　（3）蜂窩夾芯制造 生產(chǎn)玻璃布夾芯材料時(shí)，主要彩膠接拉伸法。其工藝過(guò)程是先在制造蜂窩芯材的玻璃布上涂膠條，然后重疊粘接成蜂窩疊塊，固化后按需要蜂窩高度切成蜂窩條，經(jīng)拉伸預(yù)成型，最后浸膠，固化定型成蜂窩芯材。制造蜂窩夾芯疊塊的膠條上膠法，可以采用手械涂膠，也可以使用機(jī)械化涂膠。
　?。?）蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造 玻璃布蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)分濕法和干法兩種。①干法成型 此法是先將蜂窩夾芯和面板作好，然后再將它們粘接成夾層結(jié)構(gòu)。為了保證芯材和面板牢固粘接，常在面板上鋪一層薄氈（浸過(guò)膠），鋪上蜂窩，加熱加壓，使之固化成一體。這種方法制造的夾層結(jié)構(gòu)，蜂芯和面板的粘接強(qiáng)度可提高到3MPa以上。干法成型的優(yōu)點(diǎn)主要是產(chǎn)品表面光滑，平整，生產(chǎn)過(guò)程中每道工序都能及時(shí)檢查，產(chǎn)品質(zhì)量容易保證，缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)。②濕法成型 此法是面板和蜂窩夾芯均處于未固化狀態(tài)，在模具上一次膠接成型。生產(chǎn)時(shí)，先在模具上制好上、下面板，然后將蜂窩條浸膠拉開(kāi)，放到上、下面板之間，加壓（0.01～0.08MPa）、固化，脫模后修整成產(chǎn)品。濕法成型的優(yōu)點(diǎn)是蜂窩和面板間粘接強(qiáng)度高，生產(chǎn)周期短，最適合于球面、殼體等異形結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品表面質(zhì)量差，生產(chǎn)過(guò)程較難控制。

泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)
　　（1）原材料 泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)用的原材料分為面板（蒙皮）材料、夾芯材料和粘接劑。①面板材料 主要是用玻璃布和樹(shù)脂制成的薄板，與蜂窩夾層結(jié)構(gòu)面板用的材料相同。②粘接劑 面板和夾芯材料的粘接劑，主要取決于泡沫塑料種類(lèi)，如聚苯乙烯泡沫塑料，不能用不飽和聚酯樹(shù)脂粘接。③泡沫夾芯材料 泡沫塑料的種類(lèi)很多，其分類(lèi)方法有兩種：一種是按樹(shù)脂基體分，可分為：聚氯乙烯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料，聚乙烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料，酚醛，環(huán)氧及不飽和聚酯等熱固性泡沫塑料等。另一種是近硬度分，可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)三種。用泡沫塑料芯材生產(chǎn)夾層結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是防寒、絕熱，隔音性能好，質(zhì)量輕，與蒙面粘接面大，能均勻傳遞荷載，抗沖擊性能好等。
　　（2）泡沫塑料制造技術(shù) 生產(chǎn)泡沫塑料的發(fā)泡方法較多，有機(jī)械發(fā)泡法、惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法、低沸點(diǎn)液體蒸發(fā)發(fā)泡法、發(fā)泡劑分解放氣發(fā)泡法和原料組分相互反應(yīng)放氣發(fā)泡法等。①機(jī)械發(fā)泡法 利用強(qiáng)烈機(jī)械攪拌，將氣體混入到聚合物溶液、乳液或懸浮液中，形成泡沫體，然后經(jīng)固化而獲得泡沫塑料。②惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法 利用惰性氣體（如氮?dú)狻⒍趸嫉龋o(wú)色、無(wú)臭、難與其它化學(xué)元素化合的原理，在高壓下壓入聚合物中，經(jīng)升溫、減壓、使氣體膨脹發(fā)泡。③低沸點(diǎn)液體蒸發(fā)發(fā)泡法 將低沸點(diǎn)液體壓入聚合物中，然后加熱聚合物，當(dāng)聚合物軟化、液體達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，借助液體氣化產(chǎn)生的蒸氣壓力，使聚合物發(fā)泡成泡沫體。④化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡法 借助發(fā)泡劑在熱作用下分解產(chǎn)生的氣體，使聚合物體積膨脹，形成泡沫塑料。⑤原料化學(xué)反應(yīng)發(fā)泡法 此法是利用能發(fā)泡的原料組分，相互反應(yīng)放出二氧化碳或氮?dú)獾仁咕酆衔锱蛎洶l(fā)泡成泡沫體。
　?。?）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造 泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的制造方法有：預(yù)制粘接法、現(xiàn)場(chǎng)澆注成型法和連續(xù)機(jī)械成型法三種。①預(yù)制粘接法 將蒙皮和泡沫塑料芯材分別制造，然后再將它們粘接成整體。預(yù)制成型法的優(yōu)點(diǎn)是能適用各種泡沫塑料，工藝簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜機(jī)械設(shè)備等。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不易保證。②整體澆注成型法 先預(yù)制好夾層結(jié)構(gòu)的外殼，然后將混合均勻的泡沫料漿澆入殼體內(nèi)，經(jīng)過(guò)發(fā)泡成型和固化處理，使泡沫漲滿(mǎn)腔體，并和殼體粘接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。③連續(xù)成型法 適用于生產(chǎn)泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)板材。

zyf0207

　　請(qǐng)教：
　
年生產(chǎn)5萬(wàn)套左右，
要求抗壓、彎曲強(qiáng)度大的。

　　應(yīng)該采用什么樣的成型工藝？