材料成形技術(shù)基礎(chǔ)非金屬材料(已改無(wú)錯(cuò)字)
2023-05-30 12:03:29 本頁(yè)面
【正文】 件差且勞動(dòng)強(qiáng)度大；制品的質(zhì)量、尺寸精度不易控制，性能穩(wěn)定性差，強(qiáng)度較其它成形方法低。 應(yīng)用： 手糊成形可用于制造船體、儲(chǔ)罐、儲(chǔ)槽、大口徑管道、風(fēng)機(jī)葉片、汽車(chē)殼體、飛機(jī)蒙皮、機(jī)翼、火箭外殼等大中型制件。 （ 2）噴射成形 噴射成形是將調(diào)配好的樹(shù)脂膠液（多采用不飽和聚酯樹(shù)脂）與短切纖維（長(zhǎng)度 25～ 50mm），通過(guò)噴射機(jī)的噴槍?zhuān)▏娮熘睆?～ ，噴射量 8～ 60g/s）均勻噴射到模具上沉積， 每噴一層（厚度應(yīng)小于 10mm），即用棍子滾壓，使之壓實(shí)、浸漬并排出氣泡，再繼續(xù)噴射，直至完成坯件制作，最后固化成制品。 熱固性復(fù)合材料成形 圖 537 噴射成形原理圖 1— 樹(shù)脂罐與泵 2— 纖維 3— 噴槍 4— 模具 噴射成形法特點(diǎn)： 生產(chǎn)效率提高，勞動(dòng)強(qiáng)度降低，適于批量生產(chǎn)大尺寸制品，制品無(wú)搭接縫，整體性好。 場(chǎng)地污染大，制品樹(shù)脂含量高（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約 65%），強(qiáng)度較低。 噴射法可用于成形船體、容器、汽車(chē)車(chē)身、機(jī)器外罩、大型板等制品。 （ 3）鋪層法成形 用手工或機(jī)械手，將預(yù)浸材料（將連續(xù)纖維或織物、布浸漬樹(shù)脂，烘干而成的半成品材料，如膠布、無(wú)緯布、無(wú)緯帶等）按預(yù)定方向和順序在模具內(nèi)逐層鋪貼至所需厚度（或?qū)訑?shù)），獲得鋪層坯件，然后將坯件裝袋，經(jīng)加熱加壓固化、脫模修整獲得制品。 鋪層成形的制品強(qiáng)度較高，鋪貼時(shí)，纖維的取向、鋪貼順序與層數(shù)可按受力需要，根據(jù)材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)確定。 熱固性復(fù)合材料成形 鋪層坯件的加溫加壓固化方法通常有真空袋法、壓力袋法、熱壓罐法等 圖 538 鋪層加壓固化方法示意圖 a)真空袋法 b)壓力袋法 c)熱壓罐法 真空袋法壓力約為～ 。 壓力袋法壓力可達(dá)～ 。 加壓和加熱使其固化成形， 熱壓罐法可獲得壓制緊密，厚度公差范圍小的高質(zhì)量制件，適用于制造大型和復(fù)雜的部件，如機(jī)翼、導(dǎo)彈載入體、部件膠接組裝等。但該法能源利用率低，熱壓罐重量較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用高。 應(yīng)用： 高級(jí)復(fù)合材料已廣泛用在航天飛機(jī)上，如飛機(jī)機(jī)翼、艙門(mén)、尾翼、壁板、隔板等薄壁件、工字梁等型材。有的已代替金屬材料作為主要承力構(gòu)件。 真空袋法、壓力袋法和熱壓罐還可用于手糊成形或噴射成形坯件的加壓固化成形。 熱固性復(fù)合材料成形 （４）纏繞法成形 是采用預(yù)浸紗帶、預(yù)浸布帶等預(yù)浸料，或?qū)⑦B續(xù)纖維、布帶浸漬樹(shù)脂后，在適當(dāng)?shù)睦p繞張力下按一定規(guī)律纏繞到一定形狀的芯模上至一定厚度，經(jīng)固化脫模獲得制品的一種方法。 纏繞法成形可以保證按照承力要求確定纖維排布的方向、層次，充分發(fā)揮纖維的承載能力，體現(xiàn)了復(fù)合材料強(qiáng)度的可設(shè)計(jì)性及各向異性，因而制品結(jié)構(gòu)合理、比強(qiáng)度高；纖維按規(guī)定方向排列整齊，制品精度高、質(zhì)量好；易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。 纏繞法成形需纏繞機(jī)、高質(zhì)量的芯模和專(zhuān)用的固化加熱爐等，投資較大。 熱固性復(fù)合材料成形 纏繞法成形示意圖 主要用途：大批量成形需承受一定內(nèi)壓的中空容器，如固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、壓力容器、管道、火箭尾噴管、導(dǎo)彈防熱殼體、貯罐、槽車(chē)等。 制品外形除圓柱形、球形外，也可成形矩形、鼓形及其它不規(guī)則形狀的外凸型及某些復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)型。 （５）模壓成形 模塑料、預(yù)浸料以及纏繞在芯模上的纏繞坯料等在金屬模具中，在壓力和溫度作用下經(jīng)過(guò)塑化、熔融流動(dòng)、充滿(mǎn)模腔成形固化而獲得制品。 模塑料是由樹(shù)脂浸漬短切纖維經(jīng)過(guò)烘干制成的，如散亂狀的高強(qiáng)度短纖維模塑料（纖維含量高）、成卷的片狀模塑料 (片料寬度 ，厚度)、塊狀模塑料（一定重量和形狀的料塊）、成形坯模塑料（結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸與制品相似的坯料）等。 熱固性復(fù)合材料成形 優(yōu)點(diǎn)：模壓成形方法適用于異形制品的成形，生產(chǎn)效率高，制品的尺寸精確、重復(fù)性好，表面粗糙度小、外觀好，材料質(zhì)量均勻、強(qiáng)度高，適于大批量生產(chǎn)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜制品可一次成形，無(wú)需有損制品性能的輔助機(jī)械加工。 主要缺點(diǎn)是模具設(shè)計(jì)制造復(fù)雜，一次投資費(fèi)用高，制件尺寸受壓機(jī)規(guī)格的限制。一般限于中小型制品的批量生產(chǎn)。 熱固性復(fù)合材料成形 熱固性復(fù)合材料成形 ? 模壓成形工藝按成形方法可分為壓制模壓成形、壓注模壓成形與注射模壓成形。 （ 1）壓制模壓成形 將模塑料、預(yù)浸料（布、片、帶需經(jīng)裁剪）等放入金屬對(duì)模（由凸模和凹模組成）內(nèi)，由壓力機(jī)（大多為液壓機(jī)）將壓力作用在模具上，通過(guò)模具直接對(duì)模塑料、預(yù)浸料進(jìn)行加壓，同時(shí)加溫，使其流動(dòng)充模，固化成形。 整個(gè)模壓過(guò)程是在一定溫度、壓力、時(shí)間下進(jìn)行的，所以溫度、壓力和時(shí)間是控制模壓成形工藝的主要參數(shù)，其中溫度的影響尤為重要。 壓制模壓成形工藝簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，可用于成形船體、機(jī)器外罩、冷卻塔外罩、汽車(chē)車(chē)身等制品。 （ 2）壓注模壓成形 將模塑料在模具加料室中加熱成熔融狀，然后通過(guò)流道壓入閉合模具中成形固化， 或 : 先將纖維、織物等增強(qiáng)材料制成坯件置入密閉模腔內(nèi)，再將加熱成熔融狀態(tài)的樹(shù)脂壓入模腔，浸透其中的增強(qiáng)材料，然后固化成形，如圖所示。 熱固性復(fù)合材料成形 主要用于： 制造尺寸精確、形狀復(fù)雜、薄壁、表面光滑、帶金屬嵌件的中小型制品，如各種中小型容器及各種儀器、儀表的表盤(pán)、外殼等，還可制作小型車(chē)船外殼及零部件等。 （ 3）注射模壓成形 將模塑料在螺桿注射機(jī)的料筒中加熱成熔融狀態(tài)，通過(guò)噴嘴小孔，以高速、高壓注入閉合模具中固化成形 。 特點(diǎn) :是高效率自動(dòng)化的模壓工藝，適于生產(chǎn)小型復(fù)雜形狀零件，如汽車(chē)及火車(chē)配件、紡織機(jī)零件、泵殼體、空調(diào)機(jī)葉片等。 熱固性復(fù)合材料成形 ４．其它成形方法 （ 1）層壓成形 將紙、棉布、玻璃布等片狀增強(qiáng)材料，在浸膠機(jī)中浸漬樹(shù)脂，經(jīng)干燥制成浸膠材料，然后按層壓制品的大小，對(duì)浸膠材料進(jìn)行裁剪，并根據(jù)制品要求的厚度（或質(zhì)量）計(jì)算所需浸膠材料的張數(shù)，逐層疊放在多層壓機(jī)上，進(jìn)行加熱層壓固化，脫模獲得層壓制品。 為使層壓制品表面光潔美觀，疊放時(shí)可于最上和最下兩面放
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