成型工艺在树脂基复合材料的发展

2017-05-13钱芳

科技与创新 2017年7期

钱芳

摘要：随着社会经济的快速发展，科学技术、人才素质都在一定程度上获得提升，从而使材料工艺越来越完善。对树脂基复合材料中的成型工艺的有效应用进行了研究和分析。

关键词：成型工艺；树脂基复合材料；智能化；耐热性能

中图分类号：TB332 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.049

随着社会经济的发展，在工业领域中，复合材料也得到了广泛应用，无论是国家的科研技术，还是经济实力，都是衡量国家发展的标志。由于先进的复合材料具有非常优良的抗疲劳及耐热性能，同时，强度也非常高，已经广泛地应用于我国的交通运输、航空事业以及机械化工业等各大领域。

1 树脂基复合材料的成型工艺

成型工艺的系统相对比较复杂，对于制品的尺寸、形状的要求必须要满足。为了使制品的空隙率降低，材料综合性能必须要得到有效保证。对于操作人员而言，人为因素造成的影响必须降至最小，从而提高材料的综合效益。几十年来，树脂基复合材料在不断发展，特别是成型的工艺，取得很大的进步，品种也增加了很多。

1.1 接触低压成型

接触低压成型的工艺流程比较简单，将树脂和玻璃纤维的织物利用手工的作业方式中，比如平铺在模具上，黏结在一起后固定成型，可以将补强的材料在不同的部位添加，从而使产品复杂外形设计的需要得到满足。但这种工艺效率比较低，且工艺过程所用的时间也比较长，对于批量生产不太适合。该工艺加工时的粉尘比较大，对人的身体健康影响比较大，这些都需要完善和改进。对低壓接触时，应先设计材料在阳模、阴腊及模上的形状，在常温下进行固化或加热脱模后，再进行辅助加工，从而获得制品。接触低压成型虽然投资比较少、工艺设备比较简单，但生产效率比较低、劳动强度比较大，因此，应该改进工艺。从当前的情况看，玻璃纤维复合材料的连续生产和高产量的生产线已经基本形成，使工艺的高效化、自动化以及专业化水平提高，这对发展复合材料有较大的意义。

1.2 拉挤成型

拉挤成型就是在牵引结构的拉力下，使已经浸润的纤维束模成型，在成型的模中固化，实现连续生产，从而形成复合型材。成型过程中需要外牵引的拉拨、成型的模挤压，整个生产过程必须连续进行。该工艺的产品质量比较稳定，工艺的控制比较方便，生产效率比较高，且成本较低，制品弯曲和拉伸的强度都较高，且其产量和技术都得到了进一步发展和提高。

1.3 模压成型

模压成型就是在金属对模内加入浸料，然后加热加压，固化成型，其生产效率比效高、成本比较低、产品的精度非常高，能将结构制品一次成型，广泛应用于航空和汽车等相关领域。

1.4 缠绕成型

缠绕成型就是按照一定的规律，把连续的纤维缠绕到芯模上，通过脱模和固体而形成产品，产品的强度比较高、可靠性比较高、生产效率比效高，具有明显的技术经济效益，成本较低，广泛应用于航空和汽车等相关领域，同时，也正向着集成化和自动化的方向发展。

1.5 铺放成型

铺放成型具有自动窄带的铺放和自动铺丝束技术，加工制造的全自动化已经有效实现，并广泛应用于特殊结构的构件和航空事业。科学技术在不断发展，铺放成型技术也在不断进步，已经发展为全数字系统，自动铺放的新技术也在各领域得到了广泛应用，自动铺丝技术也广泛应用于商用的飞机和战斗机等各方面，从而使航空制造技术变革得以推进。

2 树脂基复合材料成型工艺的发展

随着科学技术的发展，材料优化也在不断深入，增大了技术的攻关力度。同时，也优化了复合材料的工艺参数，提高了复合材料成型工艺生产设备的自动化和智能化程度。

2.1 先进原材料

主要应用的先进原材料有芳纶纤维、碳纤维、氧化铝纤维，还有比较新、高性能的金属、树脂以及陶瓷基体等相关原材料。这些原材料具有耐高性、韧性好的特点，对于产品的综合性能和质量的提升都非常有利。

2.2 预浸料制备

预浸料属于半成品，对其进行工艺改造以后，能应用于很多的新技术中，对于复合材料的工艺发展具有很大的推动作用。主要有纤维混合法、熔融浸渍、粉末混合工艺等。预料制备已经趋于自动化和机械化，将预浸料标准进行编制，对于预浸料的工艺进步及革新都具有很大的促进作用。

2.3 固化过程优化

开发及应用过程中的控制技术、计算机技术、人工智能技术、介电和超声技术的有效支持，使温度和固化压力的连续监测得以实现，对固化厚度和气孔率进行调整，可提高产品质量的推动力。

2.4 模具发展

模具的结构形式样式非常多，导致复合材料的构件制造多样化得到了有效发展。从当前的情况看，复合材料取得的进步较大，产品膨胀与模具系数趋于一致，结构自重不断减轻，材料的卸载越来越方便。这对构件尺寸、厚度的控制比较有利，从而产品的质量得以保证。

3 结束语

综上所述，随着科学技术的发展，成型工艺也在不断创新发展，实现了复合材料的规模化和智能化，这具有至关重要的现实意义。