复合材料成型工艺方法的探讨

姜昊

【摘 要】科技的迅速发展使得传统材料的工艺技术满足不了人们的生活需求，而人们的生活发展又离不开材料的使用，所以，人们慢慢的开始转向了复合材料的工艺技术发展领域。复合材料的工艺技术的基础就是复合材料成型工艺方法。本文现介绍了复合材料的概念，介绍了复合材料的工艺方法以及特点、原理和应用，并对复合材料成型工艺的发展趋势进行展望，希望大家会对复合材料成型工艺方法有进一步的理解。

【关键词】复合材料；成型工艺；热塑性；热固性；工艺方法

复合材料一般是由多种成分的材料组合而成，这样做，可以将多种材料不同的功能进行性组合，优化材料的使用功能。各种材料既能保持住个体的独立性，又能相互补充、扬长避短，一举两得。复合材料的成型方法现已有几十种，虽然它比传统的材料有技术上的优点，但也正由于这些复杂的技术，使得复合材料的成本过高，其生产有很大的技术困难。所以我们就需要改进复合材料的成型工艺方法。

1.复合材料的概念及其特点

1.1复合材料的概念

ISO对复合材料做出了以下阐释：复合材料是由以上两种包括两种以上的物理化学材料物质，包含两种类型的材料。一种为基体材料，一种为增强体材料。其中基体材料是金属材料或者非金属材料，而增强体材料最为常见的是碳纤维、石棉纤维和玻璃纤维这三种。

1.2复合材料的特点

复合材料会根据材料的不用组成而造成性能上的差异，但其也有一些共性的特点，如：

复合材料的配比都是需要人工完成的；复合材料可以将各种普通材料的性能进行重组，可以使其具有多种优良性能；可以根据需要制作成各式各样的形状的产品，也避免了多次的复杂工序；可以有针对性的对材料根据需要对材料进行设计和加工等等。

2.复合材料的工艺方法

复合材料通常分为两种：热塑性复合材料和热固性复合材料。

2.1热塑性复合材料的工艺方法

2.1.1注射成型工艺

注射成型工艺是热塑性复合材料最主要的生产方法，其主要特点是成型的时间短、产品的精度高、能源的消耗少，但是这种工艺方法对模具的要求极高，这也是最不利的一点。

2.1.2挤出成型工艺

除了注射成型工艺，其他的工艺方法中应用比较广的就是挤出成型工艺了，挤出成型工艺的效率也很高，但与注射成型工艺不同的是其对设备和技术的要求很低，但其生产过程不能间断。

2.1.3拉挤成型工艺

拉挤成型工艺中需要注意的一点就是增强材料，一般为被浸过胶的预浸纱、预浸带或者没被浸过胶的纤维或者纤维带。预浸纱或者纤维带通过拉力作用，经过成型模成型。模中固化以后，会成型形成各种长度的复合材料。

2.1.4缠绕成型工艺

缠绕成型工艺的生产效率和质量都很高，成本却很低。但其需要投入很大的资金，对技术要求也很高，对加工的材料也有要求，比如表面凹陷的制品不能缠绕。其增强材料是被浸过胶的预浸纱、预浸带。

2.2热固性复合材料的工艺方法

2.2.1手糊成型工艺

手糊成型工艺最开始的形成复合材料的工艺，当然，也是最简单的工艺。其制造步骤如下：现将树脂混合物涂在模具上，再在树脂混合物上铺上一层纤维化物，之后挤压织物，排出气泡并且浸胶充分后，重复涂树脂混合物和纤维化物的工作，直到达到了复合材料的要求厚度为止，加固成型之后脱模就能得到所需要的复合材料了。但是形状相对复杂的和尺寸很大的材料一般不用这种成型方法。

2.2.2模压成型工艺

模压成型工艺需要先将一些材料放进预热过后的模具里，用高压使得材料在模具里分布均匀，之后，在温度的作用下，使得材料在模具里经过固化过程取下模具，在经过加工就能得到各式各样形状的模具了。模压成型工艺的生产效率很高，生产出来的复合材料表面的光滑度很高，尺寸很准确，主要应用于中小型复杂程度工艺的批量生产。

2.2.3喷射成型工艺

喷射成型工艺需要运用喷枪技术，其制造过程主要是要把树脂和玻璃纤维的混合物用喷枪喷到模具上，再通过固化程序然后加工得到需要的材料。

2.2.4袋压成型工艺

将手糊的材料放入塑料袋（聚乙烯或聚乙烯醇）或者橡胶带中，通过挤压塑料袋或橡胶带来固化形成复合材料。其在加工过程中要不断的添加材料来防止固化时因热胀冷缩而引发的龟裂现象，增强制品的耐热性和光滑程度。

3.复合材料工艺方法的特性

3.1復合材料可设计性强

通过配置不同比例和铺层形式的基体材料与增强体材料，可以设计出各种满足用户需求的功能的复合材料。设计出的复合材料可以减轻材料、节约成本。生产者根据需要选择合适的基础材料和增强体材料来进行工艺设计，使资源得到合理化的使用。

3.2复合材料具有高强度

复合材料的比强度一般都很高，比强度是强度与密度的比值，尤其是碳纤维复合材料和有机纤维复合材料的比强度极具优势。比强度值越高，其强度越高，质量越轻。这对于航天航空这些高精度和高强度的领域有很大作用。

3.3复合材料通常有良好的安全性

复合材料通过各种材料的复合使其具有了更好的安全性性能。举例来说，纤维复合材料的基体中布满了数以万计的独立的纤维，即使当实际应用过程中超负荷时，少数的纤维发生断裂现象也不会对整体产生致命影响，还会有更多未被损坏的纤维来承载超负荷的压力，所以，复合材料的安全性得到了提升。

3.4复合材料电性能提高

在制造复合材料的过程当中，适当的加入一些优质的电性能的基体材料、增强体材料和辅助材料，就可以将复合材料制成导电材料或者绝缘材料，选择性很强。导电材料可以运用到一些电气设备之中，而绝缘材料则可以应用到冶金和化工之中。

4.复合材料成型工艺的发展趋势

现如今，复合材料已经在多种领域得到了发展。尤其是航空航天、能源技术、电子工业等领域中，复合材料扮演者不可或缺的角色。其发展潜力之大，已经受到了国内外的高度重视。国外的复合材料成型工艺仍领先于国内，其很多复合材料都已到达了实用阶段并且广泛应用，我国就更加应该跟进国外优质的复合材料成型工艺技术，解决现今在碳纤维和芳纶纤维中遇到的问题，发展高性能的树脂基体。

5.总结

复合材料在我国社会被得到了广泛运用，我国虽然起步较晚，但是在不懈努力之下也达到了很大的发展，对我国的航天技术、工业发展起到了至关重要的作用。相信，随着我国科技的不断发展，复合材料的成型工艺技术也会得到进一步的飞跃。 [科]

【参考文献】

[1]徐梁.《复合材料成型工艺》课程教学改革探索与实践[J].青年与社会，2013，（7）：154-155.

[2]李彩林，文友谊，窦作勇等.复合材料成型工艺仿真技术[J].宇航材料工艺，2011，41（3）：27-30.

[3]王静，王文一，纪秀杰等.浅谈如何提高复合材料成型工艺实验的教学效果[J].科学时代，2014，（9）：463-464.