復合材料制備的技術講義模壓成型實例

復合材料成型與加工技術1精選ppt課件第4章模壓制備技術4.1模壓制備技術的主要特點半干法或干法成型－采用模壓預浸料，工作環(huán)境好；金屬對模成型，能精確保證模壓制品的形狀和尺寸要求，且內外表面光滑；加熱加壓成型，制品結構致密，固化程度高；需要具備高加熱、高加壓設備－電熱板、液壓機等；機械化程度中等；為獲得高性能模壓制品，工藝控制條件較為復雜；適宜成型制品尺寸較小，但形狀相對復雜的制品－受設備尺寸所限；2精選ppt課件4.2模壓成型工藝的分類（按增強材料物態(tài)分）（1）纖維料模壓－短纖維預浸料（2）織物模壓－兩向、三向或多向織物預浸料（提高制品層間剪切強度，成本高）；（3）層壓模壓－預浸織物或氈，疊層鋪放（薄壁制品）；（4）碎布料模壓－預浸織物剪成碎布塊（具有一定深度或厚度，形狀相對復雜的制品）；（5）SMC模壓－SMC模壓料片材；（6）預成型坯模壓－將短纖維制成與制品形狀和尺寸相似的預成型坯，在放入金屬模具時加入樹脂；3精選ppt課件4.3模壓成型工藝過程（1）模壓工藝流程冷模具模具預熱涂脫模劑嵌件放置加模壓料合模排氣保壓固化脫模模具清理模壓料計量、預熱或預壓后處理4精選ppt課件②模具預熱目的模具溫度與物料預熱溫度基本相同，因此兩者之間不會產(chǎn)生溫度差；降低模壓壓力，減少對型腔的磨損，延長模具的使用壽命；縮短固化周期，提高生產(chǎn)效率。①模壓料預熱目的提高物料流動性，可預壓成型，便于裝模；去除物料中大部分的水分和揮發(fā)物，提高制品性能；降低模壓壓力，減少對型腔的磨損，延長模具的使用壽命；壓制溫度（℃）預熱情況沖擊強度（kJ/m2）彎曲強度（MPa）馬丁耐熱（℃）24h吸水率（％）175未預熱989.8100100預熱10910.711074190未預熱11110.3101.761預熱11811.5124.350預熱對線型酚醛模壓料制品性能的影響5精選ppt課件③模壓料的計量物料量直接影響制品的尺寸精度，量過多，模具無法閉合，制品增厚；量過少，可能無法壓制出所要求的形狀或制品不致密。目前對模壓料的計量普遍的做法是預先對模具尺寸進行粗略的估算，然后通過試壓，通過性能試驗考核，找出相對合適的裝料量。裝料量等于模壓料制品的密度×制品的體積，再加上3－5％的揮發(fā)物、毛刺等損耗。制品的體積粗略估算法：ⅰ、形狀、尺寸簡化法：將復雜形狀的制品憑經(jīng)驗簡化成一系列的標準幾何形狀，同時將尺寸也作相應變更后再進行計算。ⅱ、密度比較法：當模壓料制品有相對應的金屬或其它材料零件時。6精選ppt課件ⅲ、鑄型比較法先在成型制品的金屬模具中，用樹脂、石蠟等鑄型材料，鑄成制品形狀并稱其質量，再按鑄型材料的質量及密度與模壓料密度比較，求出模壓料制品質量。④排氣在模具閉合后，再將模具開啟一段時間，以排除模內的空氣、水氣及揮發(fā)物。排氣一定要在物料尚未塑化時完成。排氣可以縮短固化時間，提高制品的力學性能和電性能。⑤保壓時間樹脂在模內固化的過程始終處于高溫高壓之下，從開始升溫、加壓到固化至降溫、降壓所需要的時間或稱為保持溫度和壓力的時間。根據(jù)樹脂性能制定適當?shù)谋簳r間，過長過短均不適宜。過長，延長生產(chǎn)周期，使樹脂交聯(lián)過大，導致物料收縮過大，密度增加，樹脂與填料間產(chǎn)生內應力，嚴重時會使制品破裂；過短，導致樹脂固化不完全，降低制品性能，同時制品在脫模后會繼續(xù)收縮而出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象。7精選ppt課件保壓時間10min保壓時間7min保壓時間5min0246810變形/mm

12010080604020制品熱變形溫度與保持時間的關系曲線變形溫度/℃⑥后處理目的保證制品固化完全；消除制品的熱應力；8精選ppt課件4.4液壓機（模壓設備）9精選ppt課件4.5模壓工藝參數(shù)確定模壓工藝參數(shù)：將模壓料壓制成合格制品所需要的適宜外部條件（溫度、壓力、時間），在生產(chǎn)上稱為壓制制度，包含溫度制度和壓力制度。（1）溫度制度：包括裝模溫度、升溫速度、最高模壓溫度和恒溫、降溫及后固化溫度等。裝模溫度：模壓料的揮發(fā)物含量高，不溶性樹脂含量低時，裝模溫度低，反之則高；升溫速度：由裝模溫度到最高壓制溫度的升溫速率。對快速模壓，裝模溫度＝壓制溫度，無升溫速度；慢速模壓，應選擇適宜的升溫速度。最高模壓溫度：主要依樹脂放熱曲線確定。編號固化過程峰始溫度（℃）峰頂溫度（℃）結束溫度（℃）180145185280145175380145178480145180平均8014518010精選ppt課件（2）壓力制度：包括成型壓力、加壓時機、放氣等成型壓力：其作用是克服模壓料的內摩擦及物料與模腔間的外摩擦，使物料充滿模腔；克服物料揮發(fā)物的抵抗力及壓緊制品以保證精確的形狀和尺寸。成型壓力決定因素：模壓料的種類及質量指標；制品結構形狀尺寸；薄壁制品大于厚壁制品；圓柱形制品大于圓錐形制品；制品結構復雜度。成型壓力高，有利于制品質量提高。但過大的成型壓力，容易損傷纖維降低制品強度。模壓料名稱成型壓力（Mpa）鎂酚醛預混料28.8-49環(huán)氧酚醛模壓料14.7-28.8環(huán)氧模壓料4.9-19.6聚酯料團一般制品0.7-4.9復雜制品4.9-9.8片狀模塑料特種低壓成型料0.7-2.0一般制品2.5-4.9復雜深凹制品4.9-14.7幾種模壓料的成型壓力11精選ppt課件加壓時機：其作用是克服模壓料的內摩擦及物料與模腔間的外摩擦，使物料充滿模腔；克服物料揮發(fā)物的抵抗力及壓緊制品以保證精確的形狀和尺寸。模壓料鎂酚醛模壓料氨酚醛模壓料環(huán)氧酚醛模壓料小制品中制品大制品加壓時機合模10－50s在成型溫度下加壓。多次抬模放氣反復充模在80－90℃裝模后經(jīng)30－90min在105±2℃下一次加全壓。80－90℃裝模后約20－40min在105±2℃下一次加全壓。60－70℃裝模后約60－90min在90－105℃下一次加全壓。80－90℃裝模后約90－120min在90－105℃下一次加全壓。幾種常用模壓料的加壓時機12精選ppt課件實例1高速公路防眩板模壓成型（SMC）13精選ppt課件1、高速公路防眩板主要功能防止夜間行駛的車輛因車燈眩目而引起意外事故。2、防眩板的生產(chǎn)工藝原理將一定量的模壓料裝入模具后，在一定的溫度和壓力下模壓料塑化、流動并充滿模腔。同時，模壓料發(fā)生交聯(lián)團化反應，形成三維體型結構而得到預期的制品。在整個壓制過程中，加壓、賦形、保溫等過程都依靠被加熱的模具的閉合而實現(xiàn)。14精選ppt課件3、防眩板的工藝制度

（1）模壓成型工藝有3個主要參數(shù)，即成型壓力、壓制溫度和保溫時間。

成型壓力的作用是克服物料中揮發(fā)物所產(chǎn)生的蒸汽壓，避免制品產(chǎn)生氣泡、結構疏散等缺陷，同時增加物料的流動性，便于物料充滿模腔的各個部位，使制品的結構密實，機械強度得到提高。

壓制溫度的作用是促進模壓料塑化和固化。

保溫時間的作用是使制品充分固化并消除內應力。這3個參數(shù)的選擇與模壓料、制品性能、制品結構和形狀以及生產(chǎn)效率有很大的關系。（2）模壓工藝參數(shù)的主要影響因素模壓料的流動性對工藝參數(shù)的選定有很大的影響。如果模壓料的流動性好，則可采用較低的成型壓力和溫度，也易成型結構較為復雜的制品；相反，若模壓料的流動性差，則應相應地提高成型壓力和溫度，也不易成型結構復雜的制品。因此，應根據(jù)模壓料的流動性能來選定合適的工藝參數(shù)。15精選ppt課件（3）防眩板模壓工藝參數(shù)的確定

防眩板各部位的厚度不一。根部厚度最大，為10mm。兩邊厚度次之，為6mm。中間厚度最薄，僅為3mm。制品屬薄壁結構，形狀較為復雜。當防眩板用鐵架、螺栓固定豎立后，作為一種懸臂梁受力構件，要求制品具有較好的抗折強度和彈性，以滿足使用要求。從制品性能、結構和形狀要求來看，采用較大的成型壓力和較高的成型溫度是較理想的。壓力大，溫度高，有利于提高制品的強度，且容易成型薄壁制品。模溫高，與固化放熱峰的溫差就大，制品的表面質量較好。考慮到模壓料的性能與生產(chǎn)效率，合適的保溫時間是非常重要的。保溫時間太短，制品有可能固化不完全；保溫時間過長，生產(chǎn)效率低。①成型壓力，20±2MPa；②壓制溫度，上下模均為150±5°C；③保溫時間，4min。16精選ppt課件4、防眩板的工藝流程備料壓制脫模定型磨邊打孔檢驗包裝入庫備料工序分3個步驟，即切料、稱料、疊料。切料：注意模壓料中是否有分層、白紗、干料等問題，如嚴重時應剔除。稱料：要準確，過多則會造成原材料的浪費，過少則會引起缺料。疊料：應將料疊成長條形，薄膜要撕盡，料塊之間應盡量壓緊，以防夾帶大量氣體。疊好的料放在切料臺上，用薄膜覆蓋好待用，防止苯乙烯大量揮發(fā)，并防止對料造成污染。17精選ppt課件壓制包括4個步驟：加料、加壓、卸壓、排氣、保溫。加料：形式保持一致，加料位置要合理。加壓：時機要適當，迅速加壓至成型壓力。卸壓、排氣：重復4次，排除模壓料中的揮發(fā)份所產(chǎn)生的蒸汽以及夾帶的空氣，以避免缺料。砂眼等缺陷的產(chǎn)生。保溫：時間4min，以提高制品的固化程度和表面質量，消除內應力。18精選ppt課件

保溫后開模取出產(chǎn)品，檢查制品有無異?，F(xiàn)象，如需加以調整，清理模具并涂抹脫模劑。待產(chǎn)品冷卻后，用鐵銼除去制品四周的飛邊、毛刺。檢查制品是否有缺料、砂眼、裂紋、翹曲變形等缺陷，檢查制品的外觀、形狀是否符合要求。其方式是逐塊檢查。產(chǎn)品經(jīng)檢驗合格后即可包裝入庫。包裝時以10塊板為一單位，板與板之間應頭尾錯開，用包裝帶緊好，整齊堆放。19精選ppt課件實例2火箭發(fā)動機噴管耐熱內襯模壓成型20精選ppt課件1、耐熱內襯的結構特點（1）內襯高寬比相差不大，結構外形較復雜；（2）內襯中空，有一定的深度和厚度；（3）耐熱性強，不能存在缺陷；2、選用模壓成型的優(yōu)勢（1）內襯結構外形適合；（2）制造量較多；（3）對制品的密度和內形有嚴格要求；21精選ppt課件3、耐熱內襯材料選擇

火箭發(fā)動機噴管的典型使用環(huán)境是工作溫度高、使用時間短、氣流沖刷強。為防止噴管內的熱量迅速傳遞到火箭外殼而致使其失效，需選用隔熱效果好、耐瞬時燒蝕性強的材料。增強材料：高硅氧玻璃纖維布、3k碳纖維布－預浸后剪裁成碎布片樹脂基體：616＃氨酚醛樹脂材料產(chǎn)地主要性能指標616＃氨酚醛北京251廠游離酚（%）固體含量（%）粘度（Pa·s）11.2298.09%7.820.26#高硅氧布陜西玻璃纖維總廠SiO2含量（%）徑向強力（N/mm）緯向強力（N/mm）≥96486/25292/253K碳纖維布吉林碳素纖維廠含碳量（%）徑向強力（N/mm）緯向強力（N/mm）≥92800/25600/25火箭發(fā)動機噴管耐熱內襯原材料性能指標22精選ppt課件4、預浸料的狀態(tài)參數(shù)揮發(fā)分含量/%樹脂含量/%不溶性樹脂含量/%凝膠時間/sec4.7241.25.2112（150℃）5、工藝流程高硅氧布烘干膠液配置定量浸膠室溫晾干冷藏待用模具預熱裝模，初始壓力成型壓力，保溫2h脫模，修整預浸料預熱預浸料制備制品制備23精選ppt課件6、模壓工藝參數(shù)確定（根據(jù)樹脂的放熱曲線）616＃氨酚醛樹脂DTA曲線特征溫度編號固化過程峰始溫度/℃峰頂溫度/℃結束溫度/℃187145180289147180385143180490148180平均88146180

裝模溫度為90℃，升溫速度30℃/h，120℃時保溫1h，最高模壓溫度180℃，保溫時間2h，初始壓力10MPa，加壓時機定為120℃時加壓。24精選ppt課件7、燒蝕試驗（1）燒蝕實驗條件氣體表壓/MpaO2C2H20.40.095氣體流量/l·s-1O2C2H20.420.31噴嘴直徑/mm2燒蝕距離/