樹脂基復合材料成型工藝發(fā)展研究

譚小波

摘 要：技術發(fā)展、科技進步、人才素質的提高，推動材料工藝改進和完善，在整個工業(yè)領域也發(fā)揮著重要作用。文章探討分析樹脂基復合材料成型工藝，并對其發(fā)展進行分析。隨著技術發(fā)展和改進，復合材料呈現(xiàn)智能化和自動化趨勢，將在工業(yè)領域得到更加廣泛的應用。

關鍵詞：樹脂基復合材料；成型工藝；擠壓成型；智能化

引言

復合材料在工業(yè)領域得到廣泛應用，也是衡量一個國家科技和經(jīng)濟實力的重要標志。先進復合材料不僅強度高，而且耐熱性能和抗疲勞性能優(yōu)良，在航空航天、交通運輸、機械化工等領域得到廣泛應用。樹脂基復合材料是先進的材料類型之一，在航空航天領域得到廣泛應用，并且隨著技術發(fā)展與進步，材料性能不斷改進和完善。文章探討分析樹脂基復合材料成型工藝，并對其發(fā)展進行展望，希望能為實際工作提供指導借鑒。

1 樹脂基復合材料成型工藝

成型工藝是一項系統(tǒng)復雜的工藝，不僅要滿足制品的形狀和尺寸要求，還要確保材料的綜合性能，減少制品空隙率，并降低甚至避免對操作人員健康帶來的負面影響，促進材料綜合效益提升。經(jīng)過幾十年發(fā)展與技術進步，樹脂基復合材料成型工藝取得不斷發(fā)展，種類進一步增多，并存在相同點和不同點，主要體現(xiàn)在以下方面。

1.1 接觸低壓成型

利用手工作業(yè)方式，將玻璃纖維織物和樹脂鋪在模具上，粘結一起后固化成型，工藝流程非常簡單，可在不同部位添加補強材料，滿足復雜產(chǎn)品外形設計需要。但該工藝耗費時間長，效率低，不適合批量生產(chǎn)。生產(chǎn)環(huán)境也比較差，加工時容易出現(xiàn)較多的粉塵，影響人的身體健康，這是今后需要改進和完善的地方。接觸低壓先將材料在陰膜、陽模或對模上制成設計形狀，加熱或常溫固化，脫模后輔助加工獲得制品。該工藝設備簡單，成本低，投資少，但勞動強度大，生產(chǎn)效率低，需要對工藝進行改進。目前高產(chǎn)量、連續(xù)生產(chǎn)的玻璃纖維復合材料生產(chǎn)線已經(jīng)形成，促進工藝的自動化、高效化和專業(yè)化，對復合材料發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

1.2 拉擠成型

將已浸潤的連續(xù)纖維束在牽引結構拉力下，用成型模成型，在模中固化，連續(xù)生產(chǎn)出復合型材。成型過程需要成型模擠壓和外牽引拉撥，整個生產(chǎn)過程是連續(xù)的。該工藝控制方便，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，成本低，生產(chǎn)效率高，制品的拉伸強度和彎曲強度高。目前拉擠工藝主要用于生產(chǎn)玻璃鋼棒、工字型、角型、槽型、方型等，技術取得不斷發(fā)展，產(chǎn)品質量也進一步提升。

1.3 模壓成型

將預浸料加入金屬對模內，通過加熱和加壓固化成型，成本低廉，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品精度高，能一次成型結構制品，在汽車、航空航天等領域應用廣泛。

1.4 纏繞成型

將連續(xù)纖維按一定規(guī)律纏繞至芯模，經(jīng)固化和脫模形成產(chǎn)品，產(chǎn)品可靠性高，生產(chǎn)效率高，強度高，并且可以節(jié)約成本，技術經(jīng)濟效益明顯。該工藝在航天、軍工領域應用廣泛，并朝著自動化、集成化方向發(fā)展。

1.5 鋪放成型

包括自動鋪絲束技術和自動窄帶鋪放技術，實現(xiàn)加工制造的全自動化，在航空航天、特殊結構構件的應用非常廣泛。隨著技術進步，控制系統(tǒng)升級到全數(shù)字控制，自動鋪放新技術出現(xiàn)并得到愈加廣泛的應用，在戰(zhàn)斗機、商用飛機方面采用自動鋪絲技術，帶動航空制造技術變革。并且新技術將不斷出現(xiàn)，促進復合材料的變革和進步。

1.6 RTM成型

該技術為適應飛機雷達罩成型發(fā)展而來，在纖維增強復合材料生產(chǎn)中得到廣泛應用。該技術可為構件提供雙面光滑表面的能力，制造品質好、精度高的構件，成型效率高，揮發(fā)型物質少，不會影響人的身體健康。近年來還開展大量頗有成效的技術，設備、樹脂、模具不斷改進和完善，在工業(yè)制造領域也發(fā)揮更大的作用。

2 樹脂基復合材料成型工藝的發(fā)展

隨著對性能更優(yōu)材料研究的不斷深入，技術攻關力度增強，復合材料工藝參數(shù)得到不斷優(yōu)化。并且生產(chǎn)設備的智能化和自動化程度提高，復合材料成型工藝也取得不斷發(fā)展和進步，主要體現(xiàn)在以下方面。

2.1 先進原材料

碳纖維、氧化鋁纖維、芳綸纖維，新型高性能樹脂、金屬和陶瓷基體等出現(xiàn)并得到應用，其韌性、耐高溫性更優(yōu)，有利于提高產(chǎn)品質量和綜合性能。

2.2 預浸料制備

預浸料是半成品，推動復合材料工藝發(fā)展，其工藝改進也帶來眾多新技術的應用，如熔融浸漬、纖維混合法、粉末混合工藝等。預浸料制備發(fā)展到機械化和自動化形式，編制預浸料標準，促進工藝技術革新和進步。

2.3 固化過程優(yōu)化

計算機技術、過程控制技術、人工智能技術的開發(fā)和應用，再加上超聲和介電技術支持，實現(xiàn)在線固化的可能性，對固化壓力、溫度等實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，調整固化氣孔率、厚度等，推動產(chǎn)品質量提升。

2.4 模具發(fā)展

模具結構形式多種多樣，推動復合材料構件制造多樣化。目前復合材料模具、軟模、芯模技術取得較大進步，促進模具和產(chǎn)品膨脹系數(shù)基本一致，減輕結構自重，方便材料卸載，有利于控制構件尺寸和厚度，保證產(chǎn)品質量。

2.5 制造設備的自動化和智能化

隨著技術進步和產(chǎn)品需求量增大，復合材料制造出現(xiàn)規(guī)模化、自動化、智能化趨勢，不僅有利于提高材料性能，還能推動其得到廣泛應用，提高產(chǎn)品質量。

3 結束語

成型工藝是復合材料研究的關鍵內容，隨著技術發(fā)展和不斷創(chuàng)新，復合材料實現(xiàn)智能化和規(guī)?；蔀橐环N趨勢。為更好應對這種趨勢，應該加大技術攻關力度，借鑒和吸收國外先進技術，準確定位，從設備、工藝、人員等方面采取改進和完善措施，提高復合材料制造水平，促進其性能不斷提升，更好滿足航空航天工業(yè)發(fā)展需要。

參考文獻

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