树脂基复合材料成型工艺发展研究

来源:用户上传      作者: 谭小波

　　摘 要：技术发展、科技进步、人才素质的提高，推动材料工艺改进和完善，在整个工业领域也发挥着重要作用。文章探讨分析树脂基复合材料成型工艺，并对其发展进行分析。随着技术发展和改进，复合材料呈现智能化和自动化趋势，将在工业领域得到更加广泛的应用。
　　关键词：树脂基复合材料；成型工艺；挤压成型；智能化
　　引言
　　复合材料在工业领域得到广泛应用，也是衡量一个国家科技和经济实力的重要标志。先进复合材料不仅强度高，而且耐热性能和抗疲劳性能优良，在航空航天、交通运输、机械化工等领域得到广泛应用。树脂基复合材料是先进的材料类型之一，在航空航天领域得到广泛应用，并且随着技术发展与进步，材料性能不断改进和完善。文章探讨分析树脂基复合材料成型工艺，并对其发展进行展望，希望能为实际工作提供指导借鉴。
　　1 树脂基复合材料成型工艺
　　成型工艺是一项系统复杂的工艺，不仅要满足制品的形状和尺寸要求，还要确保材料的综合性能，减少制品空隙率，并降低甚至避免对操作人员健康带来的负面影响，促进材料综合效益提升。经过几十年发展与技术进步，树脂基复合材料成型工艺取得不断发展，种类进一步增多，并存在相同点和不同点，主要体现在以下方面。
　　1.1 接触低压成型
　　利用手工作业方式，将玻璃纤维织物和树脂铺在模具上，粘结一起后固化成型，工艺流程非常简单，可在不同部位添加补强材料，满足复杂产品外形设计需要。但该工艺耗费时间长，效率低，不适合批量生产。生产环境也比较差，加工时容易出现较多的粉尘，影响人的身体健康，这是今后需要改进和完善的地方。接触低压先将材料在阴膜、阳模或对模上制成设计形状，加热或常温固化，脱模后辅助加工获得制品。该工艺设备简单，成本低，投资少，但劳动强度大，生产效率低，需要对工艺进行改进。目前高产量、连续生产的玻璃纤维复合材料生产线已经形成，促进工艺的自动化、高效化和专业化，对复合材料发展产生重要影响。
　　1.2 拉挤成型
　　将已浸润的连续纤维束在牵引结构拉力下，用成型模成型，在模中固化，连续生产出复合型材。成型过程需要成型模挤压和外牵引拉拨，整个生产过程是连续的。该工艺控制方便，产品质量稳定，成本低，生产效率高，制品的拉伸强度和弯曲强度高。目前拉挤工艺主要用于生产玻璃钢棒、工字型、角型、槽型、方型等，技术取得不断发展，产品质量也进一步提升。
　　1.3 模压成型
　　将预浸料加入金属对模内，通过加热和加压固化成型，成本低廉，生产效率高，产品精度高，能一次成型结构制品，在汽车、航空航天等领域应用广泛。
　　1.4 缠绕成型
　　将连续纤维按一定规律缠绕至芯模，经固化和脱模形成产品，产品可靠性高，生产效率高，强度高，并且可以节约成本，技术经济效益明显。该工艺在航天、军工领域应用广泛，并朝着自动化、集成化方向发展。
　　1.5 铺放成型
　　包括自动铺丝束技术和自动窄带铺放技术，实现加工制造的全自动化，在航空航天、特殊结构构件的应用非常广泛。随着技术进步，控制系统升级到全数字控制，自动铺放新技术出现并得到愈加广泛的应用，在战斗机、商用飞机方面采用自动铺丝技术，带动航空制造技术变革。并且新技术将不断出现，促进复合材料的变革和进步。
　　1.6 RTM成型
　　该技术为适应飞机雷达罩成型发展而来，在纤维增强复合材料生产中得到广泛应用。该技术可为构件提供双面光滑表面的能力，制造品质好、精度高的构件，成型效率高，挥发型物质少，不会影响人的身体健康。近年来还开展大量颇有成效的技术，设备、树脂、模具不断改进和完善，在工业制造领域也发挥更大的作用。
　　2 树脂基复合材料成型工艺的发展
　　随着对性能更优材料研究的不断深入，技术攻关力度增强，复合材料工艺参数得到不断优化。并且生产设备的智能化和自动化程度提高，复合材料成型工艺也取得不断发展和进步，主要体现在以下方面。
　　2.1 先进原材料
　　碳纤维、氧化铝纤维、芳纶纤维，新型高性能树脂、金属和陶瓷基体等出现并得到应用，其韧性、耐高温性更优，有利于提高产品质量和综合性能。
　　2.2 预浸料制备
　　预浸料是半成品，推动复合材料工艺发展，其工艺改进也带来众多新技术的应用，如熔融浸渍、纤维混合法、粉末混合工艺等。预浸料制备发展到机械化和自动化形式，编制预浸料标准，促进工艺技术革新和进步。
　　2.3 固化过程优化
　　计算机技术、过程控制技术、人工智能技术的开发和应用，再加上超声和介电技术支持，实现在线固化的可能性，对固化压力、温度等实现连续监测，调整固化气孔率、厚度等，推动产品质量提升。
　　2.4 模具发展
　　模具结构形式多种多样，推动复合材料构件制造多样化。目前复合材料模具、软模、芯模技术取得较大进步，促进模具和产品膨胀系数基本一致，减轻结构自重，方便材料卸载，有利于控制构件尺寸和厚度，保证产品质量。
　　2.5 制造设备的自动化和智能化
　　随着技术进步和产品需求量增大，复合材料制造出现规模化、自动化、智能化趋势，不仅有利于提高材料性能，还能推动其得到广泛应用，提高产品质量。
　　3 结束语
　　成型工艺是复合材料研究的关键内容，随着技术发展和不断创新，复合材料实现智能化和规模化成为一种趋势。为更好应对这种趋势，应该加大技术攻关力度，借鉴和吸收国外先进技术，准确定位，从设备、工艺、人员等方面采取改进和完善措施，提高复合材料制造水平，促进其性能不断提升，更好满足航空航天工业发展需要。
　　参考文献
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