復(fù)合材料成型設(shè)備

1、復(fù)合材料成型設(shè)備目錄一、復(fù)合材料是什么 (2二、復(fù)合材料主要成型工藝 (2三、復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀 (4四、復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域 (5五、復(fù)合材料成型設(shè)備 (7一、復(fù)合材料是什么復(fù)合材料,是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料,通過物理或化學(xué)的方法,在宏觀(微觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)

2、粒等。二、復(fù)合材料主要成型工藝1、手糊成型手糊成型工藝是復(fù)合材料最早的一種成型方法,也是一種最簡單的方法, 也是一種最簡單的方法,其具體工藝過程如下:首先,在模具上涂刷含有固化劑的樹脂混合物,再在其上鋪貼一層按要求剪裁好的纖維織物,用刷子、壓輥或刮刀壓擠織物,使其均勻浸膠并排除氣泡后,再涂刷樹脂混合物和鋪貼第二層纖維織物,反復(fù)上述過程直至達(dá)到所需厚度為止。然后,在一定壓力作用下加熱固化成型(熱壓成型或者利用樹脂體系固化時(shí)放出的熱量固化成型(冷壓成型,最后脫模得到復(fù)合材料制品。為了得到良好的脫模效果和理想的制品,同時(shí)使用幾種脫模劑,可以發(fā)揮多種脫模劑的綜合性能。優(yōu)點(diǎn):不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制,適宜

3、尺寸大、批量小、形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn);設(shè)備簡單、投資少、設(shè)備折舊費(fèi)低;工藝簡單;易于滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求,可以在產(chǎn)品不同部位任意增補(bǔ)增強(qiáng)材料;制品樹脂含量較高,耐腐蝕性好。缺點(diǎn):生產(chǎn)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,勞動(dòng)衛(wèi)生條件差;產(chǎn)品質(zhì)量不易控制,性能穩(wěn)定性不高;產(chǎn)品力學(xué)性能較低。2、模壓成型工藝模壓成型工藝是一種古老的技術(shù),早在20世紀(jì)初就出現(xiàn)了酚醛塑料模壓成型。模壓成型是一種對(duì)熱固性樹脂和熱塑性樹脂都適用的纖維復(fù)合材料成型方法。模壓成型工藝過程將定量的模塑料或顆粒狀樹脂與短纖維的混合物放入敞開的金屬對(duì)模中,閉模后加熱使其熔化,并在壓力作用下充滿模腔,形成與模腔相同形狀的模制品;再經(jīng)加熱使樹脂進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)反

4、應(yīng)而固化,或者冷卻使熱塑性樹脂硬化,脫模后得到復(fù)合材料制品。優(yōu)點(diǎn):模壓成型工藝有較高的生產(chǎn)效率,制品尺寸準(zhǔn)確,表面光潔;多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品可一次成型,無需二次加工;制品外觀及尺寸的重復(fù)性好;容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等。缺點(diǎn):模具設(shè)計(jì)制造復(fù)雜,壓機(jī)及模具投資高;制品尺寸受設(shè)備限制,一般只適合制造批量大的中、小型制品。模壓成型工藝已成為復(fù)合材料的重要成型方法,在各種成型工藝中所占比例僅次于手糊/噴射和連續(xù)成型,居第三位。3、層壓成型工藝層壓成型工藝,是把一定層數(shù)的浸膠布(紙 疊在一起,送入多層液壓機(jī),在一定的溫度和壓力下壓制成板材的工藝。層壓成型工藝屬于干法壓力成型范疇,是復(fù)合材料的一種主要成型工藝

5、。層壓成型工藝生產(chǎn)的制品包括各種絕緣材料板、人造木板、塑料貼面板、覆銅箔層壓板等。優(yōu)點(diǎn):制品表面光潔、質(zhì)量較好且穩(wěn)定以及生產(chǎn)效率較高。缺點(diǎn):只能生產(chǎn)板材,且產(chǎn)品的尺寸大小受設(shè)備的限制。4、噴射成型工藝噴射成型工藝將分別混有促進(jìn)劑和引發(fā)劑的不飽和聚酯樹脂從噴槍兩側(cè)(或在噴槍內(nèi)混合噴出,同時(shí)將玻璃纖維無捻粗紗用切割機(jī)切斷并由噴槍中心噴出,與樹脂一起均勻沉積到模具上。當(dāng)不飽和聚酯樹脂與玻璃纖維無捻粗紗混合沉積到一定厚度時(shí),用手輥滾壓,使纖維浸透樹脂、壓實(shí)并除去氣泡,最后固化成制品。噴射成型對(duì)所用原材料有一定要求,例如樹脂體系的粘度應(yīng)適中,容易噴射霧化、脫除氣泡和浸潤纖維以及不帶靜電等。最常用的樹脂是

6、在室溫或稍高溫度下即可固化的不飽和聚酯等。噴射法使用的模具與手糊法類似,而生產(chǎn)效率可提高數(shù)倍,勞動(dòng)強(qiáng)度降低,能夠制作大尺寸制品。用噴射成型方法雖然可以制成復(fù)雜形狀的制品,但其厚度和纖維含量都較難精確控制,樹脂含量一般在60%以上,孔隙率較高,制品強(qiáng)度較低,施工現(xiàn)場污染和浪費(fèi)較大。利用噴射法可以制作大蓬車車身、船體、廣告模型、舞臺(tái)道具、貯藏箱、建筑構(gòu)件、機(jī)器外罩、容器、安全帽等。三、復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀2015 年全球復(fù)合材料行業(yè)總產(chǎn)值約為780 億美元,2016 年達(dá)到820 億美元,預(yù)計(jì)到2021 年將達(dá)到1,030 億美元。與此同時(shí),2015 年全球復(fù)合材料總產(chǎn)量1,040 萬噸,2016

7、年達(dá)到1,080 萬噸,預(yù)計(jì)到2021 年將達(dá)到1,290萬噸,年均增長4%左右。2015 年復(fù)合材料原料市場總規(guī)模將達(dá)277 億美元,未來六年將保持5.1%的增速,截止到2021 年將達(dá)到373 億美元;2015 年復(fù)合材料制品市場總規(guī)模將達(dá)到783 億美元,未來六年將保持5.4%的增速,截止到2021 年將達(dá)到1,074 億美元。近年來受全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)及世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程不同的影響,全球復(fù)合材料市場結(jié)構(gòu)正在逐步發(fā)生變化,美、日、歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)復(fù)合材料市場相對(duì)飽和,增速較為緩慢,而亞太地區(qū)長期以來人均復(fù)合材料消費(fèi)水平相對(duì)較低,市場潛力巨大,因此近年來保持穩(wěn)定增長。截至到2016 年,全球

8、復(fù)合材料市場價(jià)值總規(guī)模約為810 億美元,產(chǎn)量規(guī)模約為1,139 萬噸,具體市場規(guī)模變化情況如下: 四、復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域1、航空航天領(lǐng)域纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用最早可以追溯到30年前,美國海軍F-14和空軍F-15戰(zhàn)斗機(jī)尾翼部分采用硼纖維環(huán)氧樹脂材料。在這之后,人們發(fā)現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)異性能,開始逐漸應(yīng)用在軍隊(duì)及運(yùn)輸機(jī)上。山東中航泰達(dá)復(fù)合材料股份有限公司 碳纖維復(fù)合材料首次被應(yīng)用在飛機(jī)上，主要是一些二級(jí)結(jié)構(gòu)，包括整流 罩、控制儀表盤和小的機(jī)艙門。但隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步，碳纖維復(fù)合材料也逐 漸被用于機(jī)翼、機(jī)身等其它部分。 航天工業(yè)之所以選擇使用碳纖維復(fù)合材料，不僅是因?yàn)檫@種材料能夠減輕

9、 機(jī)身重量，同時(shí)其具備耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)良特性。但是與傳統(tǒng)金屬材料相 比，碳纖維復(fù)合材料由于成本過高仍然未被廣泛應(yīng)用。 2、汽車工業(yè) 碳纖維復(fù)合材料的材料性能及發(fā)展趨勢順應(yīng)了汽車工業(yè)輕量化的發(fā)展需 求，特別是隨著新能源汽車的發(fā)展，碳纖維復(fù)合材料在汽車上將得到越來越廣 泛的應(yīng)用。 鑒于碳纖維復(fù)合材料具備的優(yōu)異性能，目前已經(jīng)逐漸開始被應(yīng)用到國外汽 車內(nèi)外飾、底盤以及電器元件當(dāng)中。 未來，碳纖維復(fù)合材料以及熱塑性復(fù)合材料等在汽車工業(yè)上的應(yīng)用將替代 傳統(tǒng)的金屬零部件。 3、海洋船舶 上世紀(jì) 40 年代，美國海軍首次將碳纖維復(fù)合材料用于船舶建造。得益于它 在海水環(huán)境中表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，在海洋船舶中的應(yīng)用

10、非常廣泛。 復(fù)合材料優(yōu)異舒適性的設(shè)計(jì)理念和無縫船體的優(yōu)勢進(jìn)一步推動(dòng)了各種復(fù)合 材料船舶的開發(fā)。 近年來，碳纖維復(fù)合材料在船只上的使用不斷增加，主要包括船殼、地 板、甲板、艙壁，以及管道系統(tǒng)、油箱等上層建筑。 碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用不僅降低了制造和維修成本，改善外觀，還可以減 輕噸位，提高安全性。 4、風(fēng)力發(fā)電 在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，復(fù)合材料是制造風(fēng)力發(fā)電葉片及其它重要結(jié)構(gòu)部件的主 要材料，葉片 90%以上重量由復(fù)合材料組成，能夠滿足開發(fā)大型化、輕量化、 高性能、低成本的發(fā)電葉片的要求。 隨著大絲束碳纖維的廣泛應(yīng)用，碳纖維價(jià)格的不斷降低，碳纖維在大型葉 片中的應(yīng)用已成為一種趨勢。 未來風(fēng)力發(fā)電葉片制造中

11、，碳纖維代替部分玻璃纖維應(yīng)用于葉片、且用量 逐步增加是高性能碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的必然結(jié)果。 5、體育用品 山東中航泰達(dá)復(fù)合材料股份有限公司 目前，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在體育器材領(lǐng)域已形成了較大的市場。 隨著體育運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)器材越來越苛刻的要求，將碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料運(yùn)用 到體育用品中來是 21 世紀(jì)體育器材的一大趨勢。 五、復(fù)合材料成型設(shè)備 熱壓罐可用于金屬/非金屬膠接構(gòu)件和樹脂基高強(qiáng)度玻璃纖維、碳纖維、硼 纖維、芳綸纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料熱壓固化成型關(guān)鍵設(shè)備，該設(shè)備可在對(duì)復(fù) 合材料產(chǎn)品抽真空的情況下是吸納加溫，加壓固化成型、熱壓罐針對(duì)不同的市 場和不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不同的型號(hào)和要求的熱壓罐，主要有科研試驗(yàn)型熱壓罐， 民用生產(chǎn)型熱壓罐，軍工生產(chǎn)型熱壓罐。熱壓罐的工作原理是熱壓罐高溫固化 過程中溫度、壓力、時(shí)間、真空等工作程序采用西門子 PLC 電腦自動(dòng)控制。是 我公司成功研制的一種新型節(jié)能、高效環(huán)保的加熱固化設(shè)備。設(shè)備不需人工操 作，在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)達(dá)到了很好的工作效