【正文】 臥式拉擠成型過程原理圖 制品 切割 纖維 樹脂槽 擠膠器 預(yù)成型 拉攏 熱模 48 拉擠成型 過程中，要求 增強纖維的 強度高 、集 束性好 、 不發(fā)生懸垂 和容易被樹脂膠液 浸潤 。 常用的 增強纖維 如 玻璃纖維 、 芳香族聚酰胺纖維 、 碳纖維 以及 金屬纖維 等。 49 用作 基體材料 的樹脂 以 熱固性樹脂 為主，要求樹脂的 粘度低 和 適用期長 等。 大量使用的基體材料有 不飽和聚酯樹脂 和 環(huán)氧樹脂 等。 50 另外，以 耐熱性較好 、 熔體粘度較低 的熱塑性樹脂 為基體的 拉擠成型工藝 也取得了很大進展。 其 拉擠成型的關(guān)鍵 在于 增強材料的浸漬 。 51 在 拉擠成型工藝 中，目前常用的方法如 熱熔涂覆法 和 混編法 。 熱熔涂覆法 是使 增強材料 通過 熔融樹脂 ，浸漬樹脂后 在成型模中 冷卻定型 ； 52 混編法 中，首先按一定比例將 熱塑性聚合物纖維 與 增強材料 混編織成 帶狀 、 空芯狀 等幾何形狀的織物； 然后，利用具有 一定幾何形狀的織物 通過熱模時 基體纖維熔化 并 浸漬增強材料 ， 冷卻定型 后成為產(chǎn)品。 53 拉擠成型的優(yōu)點 ① 生產(chǎn)效率高 ，易于實現(xiàn)自動化； ② 制品中增強材料的含量一般為 40％ 80％，能夠充分發(fā)揮增強材料的作用， 制品性能穩(wěn)定可靠 ； 54 ③ 不需要或僅需要進行少量加工，生產(chǎn)過程中 樹脂損耗少 ； ④ 制品的 縱向和橫向強度可任意調(diào)整 ，以適應(yīng)不同制品的使用要求，其長度可 根據(jù)需要 定長切割 。 55 拉擠制品的主要應(yīng)用領(lǐng)域 (1)耐腐蝕領(lǐng)域 。主要用于 上、下水裝置 ，工業(yè) 廢水處理設(shè)備 、 化工擋板 及化工、石油、造紙和冶金等工廠內(nèi)的 欄桿 、 樓梯 、 平臺扶手 等。 (2)電工領(lǐng)域 。 主要用于 高壓電纜保護管 、 電纜架 、 絕緣梯 、 絕緣桿 、燈柱、變壓器和電機的零部件等。 56 (3)建筑領(lǐng)域 。主要用于 門窗結(jié)構(gòu)用 型材、桁架、橋梁、欄桿、支架、天花板吊架等。 (4)運輸領(lǐng)域 。主要用于卡車構(gòu)架、冷藏車箱、汽車籠板、剎車片、行李架、保險桿、船舶甲板、電氣火車軌道護板等。 57 (5)運動娛樂領(lǐng)域 。主要用于釣魚桿、弓箭桿、滑雪板、撐桿跳桿、曲輥球輥、活動游泳池底板等。 (6)能源開發(fā)領(lǐng)域 。 主要用于 太陽能收集器 、支架、 風(fēng)力發(fā)電機葉片 和抽油桿等。 (7)航空航天領(lǐng)域 。如宇宙飛船 天線絕緣管 ，飛船用 電機零部件 等。 58 目前，隨著 科學(xué)和技術(shù) 的不斷發(fā)展，正向著 提高生產(chǎn)速度 、 熱塑性和熱固性樹脂同時使用 的 復(fù)合結(jié)構(gòu)材料 和方向發(fā)展。 生產(chǎn) 大型制品 ，改進 產(chǎn)品外觀質(zhì)量 和 提高產(chǎn)品的橫向強度 都將是 拉擠成型工藝 今后的發(fā)展方向。 59 7. 注射成型工藝 注射成型 是 樹脂基復(fù)合材料生產(chǎn)中的 一種重要成型方法，它適用于 熱塑性和熱固性復(fù)合材料 ，但 以熱塑性復(fù)合材料 應(yīng)用最廣。 60 注射成型工藝原理 注射成型 是根據(jù) 金屬壓鑄原理 發(fā)展起來的一種成型方法 。 該方法是將 顆粒狀樹脂 、 短纖維送入 注射腔內(nèi) ， 加熱熔化 、 混合均勻 ，并 以一定的擠出壓力 ，注射到溫度較低的 密閉模具 中，經(jīng)過 冷卻定型 后，開模便得到復(fù)合材料制品 。 61 注射成型工藝過程 包括 加料 、 熔化 、 混合 、注射 、 冷卻硬化 和 脫模 等步驟 。 加工 熱固性樹脂 時，一般是將 溫度較低的樹脂體系 (防止物料在進入模具之前發(fā)生固化 )與 短纖維 混合均勻后注射到模具，然后再 加熱模具 使其固化成型。 62 在加工過程中，由于 熔體混合物的流動會使纖維 在樹脂基體中的分布 有一定的 各向異性 。 如果制品形狀比較復(fù)雜，則容易出現(xiàn) 局部纖維分布不均勻 或 大量樹脂富集區(qū) ，影響材料的性能。 63 因此， 注射成型工藝 要求 樹脂與短纖維的混合均勻 ，混合體系有 良好的流動性 ，而 纖維含量不宜過高 ，一般在 30％ 40％左右。 64 注射成型法 所得制品 的 精度高 、 生產(chǎn)周期短 、 效率較高 、 容易實現(xiàn)自動控制 ，除氟樹脂外，幾乎所有的 熱塑性樹脂 都可以采用這種方法成型。 65 按 物料 在注射腔中 熔化方式 分類，常用的 注射機 有 按塞式 和 螺桿式 兩種。 由于 按塞式注射機 塑化能力較低 、 塑化均勻性差 ， 注射壓力損耗大 及 注射速度較慢 等，已很少生產(chǎn)，現(xiàn)在普遍使用的是 往復(fù)螺桿式注射機 。 66 金屬基復(fù)合材料的成型技術(shù) 金屬基復(fù)合材料的 制備工藝方法 對復(fù)合材料的 性能 有很大的影響，是金屬基復(fù)合材料的 重要研究內(nèi)容 之一。 67 金屬基復(fù)合材料工藝研究內(nèi)容 ① 金屬基體與增強材料的 結(jié)合 和 結(jié)合方式 ； ② 金屬基體 /增強材料 界面 和 界面產(chǎn)物 在工藝過程中的形成及控制 ； 68 ③ 增強材料 在金屬基體中的 分布 ； ④ 防止 連續(xù)纖維 在制備工藝過程中的 損傷 ； ⑤ 優(yōu)化 工藝參數(shù) ，提高復(fù)合材料的性能和穩(wěn)定性 ，降低 成本 。 69 根據(jù)各種 方法的基本特點 ， 把 金屬基復(fù)合材料的制備工藝 分為四大類： (1) 固態(tài) 法； (2) 液態(tài) 法； (3) 噴射與噴涂沉積 法； (4) 原位復(fù)合 法。 70 常用的金屬基復(fù)合材料制備工藝 71 (1) 固態(tài)法 固態(tài)制備工藝主要為 擴散結(jié)合 和 粉末治金 兩種方法。 72 1) 擴散結(jié)合 在一定的 溫度和壓力 下，把表面 新鮮清潔 的相同或不相同 的金屬，通過 表面原子的互相擴散而連接在一起。 因而，擴散結(jié)合也成為一種制造 連續(xù)纖維增強金屬基復(fù)合材料 的傳統(tǒng)工藝方法。 73 擴散結(jié)合工藝 中， 增強纖維與基體的結(jié)合 主要分為三個關(guān)鍵步驟： ① 纖維的排布； ② 復(fù)合材料的疊合和真空封裝； ③ 熱壓。 74 采用 擴散結(jié)合方式 制備金屬基復(fù)合材料， 工藝相對復(fù)雜 ， 工藝參數(shù)控制 要求嚴格，纖維排布、疊合以及封裝手工操作多， 成本高 。 但 擴散結(jié)合 是 連續(xù)纖維增強 并能 按照鋪層要求排布的 惟一可行的工藝。 75 在 擴散結(jié)合工藝 中， 增強纖維與基體 的 濕潤問題 容易解決，而且 在熱壓時 可通過 控制工藝參數(shù) 的辦法來 控制界面反應(yīng) 。 因此，在金屬基復(fù)合材料的 早期生產(chǎn) 中大量采用 擴散結(jié)合工藝 。 76 2) 粉末冶金 粉末冶金既可用于 連續(xù)長纖維 增強，又可用于 短纖維 、 顆粒 或 晶須 增強的 金屬基復(fù)合材料 。 77 在粉未冶金法中， 長纖維增強金屬基復(fù)合材料 分兩步進行。 首先是將 預(yù)先設(shè)計好的一定體積百分比的 長纖維和金屬基體粉末 混裝于容器中，在真空或保護氣氛 下 預(yù)燒結(jié) 。 然后將 預(yù)燒結(jié)體 進行 熱等靜壓 加工。 78 一般情況下，采用 粉未冶金工藝 制備的 長纖維增強金屬基復(fù)合材料中 ，纖維的 體積百分含量 為 40% ~ 60%，最多可達 75%。 79 粉末冶金法五大優(yōu)點 ① 熱等靜壓 或 燒結(jié)溫度 低于 金屬熔點，因而由高溫引起的增強材料與金屬基體的 界面反應(yīng)少 ，減小了界面反應(yīng)對復(fù)合材料性能的不利影響。同時可以通過 熱等靜壓或燒結(jié)時 的 溫度 、 壓力 和 時間 等工藝參數(shù)來 控制界面反應(yīng) 。 80 ② 可根據(jù)性能要求，使增強材料（纖維、顆?；蚓ы殻┡c基體金屬粉末 以任何比例混合 ， 纖維含量最高 可達 75%， 顆粒含量 可達50%以上，這是液態(tài)法無法達到的。 81 ③ 可降低 增強材料與基體 互相濕潤 的要求，也降低了 增強材料與基體粉未 的 密度差的要求，使 顆?；蚓ы?均勻分布 在金屬基復(fù)合材料的基體中。 82 ④ 采用 熱等靜壓工藝 時，其 組織細化 、致密 、 均勻 ，一般不會產(chǎn)生 偏析、偏聚 等缺陷，可使 孔隙和其他內(nèi)部缺陷 得到明顯改善，從而提高復(fù)合材料的性能。 83 ⑤ 粉未冶金法 制備的 金屬基復(fù)合材料可通過傳統(tǒng)的 金屬加工方法 進行二次加工?？梢缘玫剿栊螤畹膹?fù)合材料構(gòu)件的 毛坯 。 84 ① 工藝過程比較 復(fù)雜 ； ② 金屬基體必須制成粉末，增如了工藝的 復(fù)雜性 和 成本 ； ③ 在制備鋁基復(fù)合材料時，還要防止鋁粉引起的 爆炸 。 粉末冶金法主要缺點 85 2．液態(tài)法 液態(tài)法亦稱為 熔鑄法 ，其中包括 壓鑄 、半固態(tài)復(fù)合鑄造 、 液態(tài)滲透 以及 攪拌法 和無壓滲透法 等。 86 液態(tài)法是目前制備 顆粒 、 晶須 和 短纖維增強金屬基復(fù)合材料的 主要工藝方法 。 液態(tài)法 主要特點 是金屬基體 在制備復(fù)合材料時 均處于液態(tài)。 87 與固態(tài)法相比，液態(tài)法的 工藝及設(shè)備相對簡便易行 ，與傳統(tǒng)金屬材料的成型工藝，如鑄造、壓鑄等方法非常相似， 制備成本較低 ，因此液態(tài)法得到較快的發(fā)展。 88 1) 壓鑄 壓鑄成型是指 在壓力作用下 將液態(tài)或半液態(tài)金屬基復(fù)合材料或金屬 以一定速度 充填壓鑄模型腔 或 增強材料預(yù)制體的孔隙 中， 在壓力下 快速 凝固成型 而制備金屬基復(fù)合材料的工藝方法。 89 壓鑄成型法的具體工藝 首先將 包含有增強材料的金屬熔體 倒入 預(yù)熱摸具中 后，迅速加壓，壓力約為 70~100MPa，使液態(tài)金屬基復(fù)合材料 在壓力下凝固。 待復(fù)合材料 完全固化后 頂出，即制得所需形狀及尺寸的金屬基復(fù)合材料的 坯料或壓鑄件 。 90 壓鑄工藝中，影響 金屬基復(fù)合材料性能的 工藝因素 主要有四個： ① 熔融金屬的溫度 、 ② 模具預(yù)熱溫度 ③ 使用的最大壓力 、 ④ 加壓速度 。 91 在采用 預(yù)制增強材料塊 時，為了獲得無孔隙 的復(fù)合材料，一般 壓力 不低于50MPa， 加壓速度 以 使預(yù)制件不變形 為宜，一般為 1~3cm/s。 92 對于 鋁基復(fù)合材料 ，熔融金屬溫度一般為 700~800℃ ， 預(yù)制件和模具預(yù)熱溫度 一般可控制在 500~800℃ ，并可相互補償，如前者高些，后者可以低些，反之亦然。 93 采用 壓鑄法 生產(chǎn)的 鋁基復(fù)合材料 的零部件，其 組織細化 、 無氣孔 ，可以獲得比一般 金屬模鑄件 性