復合材料成型工藝方法的探討

姜昊

【摘 要】科技的迅速發(fā)展使得傳統(tǒng)材料的工藝技術(shù)滿足不了人們的生活需求，而人們的生活發(fā)展又離不開材料的使用，所以，人們慢慢的開始轉(zhuǎn)向了復合材料的工藝技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域。復合材料的工藝技術(shù)的基礎(chǔ)就是復合材料成型工藝方法。本文現(xiàn)介紹了復合材料的概念，介紹了復合材料的工藝方法以及特點、原理和應用，并對復合材料成型工藝的發(fā)展趨勢進行展望，希望大家會對復合材料成型工藝方法有進一步的理解。

【關(guān)鍵詞】復合材料；成型工藝；熱塑性；熱固性；工藝方法

復合材料一般是由多種成分的材料組合而成，這樣做，可以將多種材料不同的功能進行性組合，優(yōu)化材料的使用功能。各種材料既能保持住個體的獨立性，又能相互補充、揚長避短，一舉兩得。復合材料的成型方法現(xiàn)已有幾十種，雖然它比傳統(tǒng)的材料有技術(shù)上的優(yōu)點，但也正由于這些復雜的技術(shù)，使得復合材料的成本過高，其生產(chǎn)有很大的技術(shù)困難。所以我們就需要改進復合材料的成型工藝方法。

1.復合材料的概念及其特點

1.1復合材料的概念

ISO對復合材料做出了以下闡釋：復合材料是由以上兩種包括兩種以上的物理化學材料物質(zhì)，包含兩種類型的材料。一種為基體材料，一種為增強體材料。其中基體材料是金屬材料或者非金屬材料，而增強體材料最為常見的是碳纖維、石棉纖維和玻璃纖維這三種。

1.2復合材料的特點

復合材料會根據(jù)材料的不用組成而造成性能上的差異，但其也有一些共性的特點，如：

復合材料的配比都是需要人工完成的；復合材料可以將各種普通材料的性能進行重組，可以使其具有多種優(yōu)良性能；可以根據(jù)需要制作成各式各樣的形狀的產(chǎn)品，也避免了多次的復雜工序；可以有針對性的對材料根據(jù)需要對材料進行設(shè)計和加工等等。

2.復合材料的工藝方法

復合材料通常分為兩種：熱塑性復合材料和熱固性復合材料。

2.1熱塑性復合材料的工藝方法

2.1.1注射成型工藝

注射成型工藝是熱塑性復合材料最主要的生產(chǎn)方法，其主要特點是成型的時間短、產(chǎn)品的精度高、能源的消耗少，但是這種工藝方法對模具的要求極高，這也是最不利的一點。

2.1.2擠出成型工藝

除了注射成型工藝，其他的工藝方法中應用比較廣的就是擠出成型工藝了，擠出成型工藝的效率也很高，但與注射成型工藝不同的是其對設(shè)備和技術(shù)的要求很低，但其生產(chǎn)過程不能間斷。

2.1.3拉擠成型工藝

拉擠成型工藝中需要注意的一點就是增強材料，一般為被浸過膠的預浸紗、預浸帶或者沒被浸過膠的纖維或者纖維帶。預浸紗或者纖維帶通過拉力作用，經(jīng)過成型模成型。模中固化以后，會成型形成各種長度的復合材料。

2.1.4纏繞成型工藝

纏繞成型工藝的生產(chǎn)效率和質(zhì)量都很高，成本卻很低。但其需要投入很大的資金，對技術(shù)要求也很高，對加工的材料也有要求，比如表面凹陷的制品不能纏繞。其增強材料是被浸過膠的預浸紗、預浸帶。

2.2熱固性復合材料的工藝方法

2.2.1手糊成型工藝

手糊成型工藝最開始的形成復合材料的工藝，當然，也是最簡單的工藝。其制造步驟如下：現(xiàn)將樹脂混合物涂在模具上，再在樹脂混合物上鋪上一層纖維化物，之后擠壓織物，排出氣泡并且浸膠充分后，重復涂樹脂混合物和纖維化物的工作，直到達到了復合材料的要求厚度為止，加固成型之后脫模就能得到所需要的復合材料了。但是形狀相對復雜的和尺寸很大的材料一般不用這種成型方法。

2.2.2模壓成型工藝

模壓成型工藝需要先將一些材料放進預熱過后的模具里，用高壓使得材料在模具里分布均勻，之后，在溫度的作用下，使得材料在模具里經(jīng)過固化過程取下模具，在經(jīng)過加工就能得到各式各樣形狀的模具了。模壓成型工藝的生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)出來的復合材料表面的光滑度很高，尺寸很準確，主要應用于中小型復雜程度工藝的批量生產(chǎn)。

2.2.3噴射成型工藝

噴射成型工藝需要運用噴槍技術(shù)，其制造過程主要是要把樹脂和玻璃纖維的混合物用噴槍噴到模具上，再通過固化程序然后加工得到需要的材料。

2.2.4袋壓成型工藝

將手糊的材料放入塑料袋（聚乙烯或聚乙烯醇）或者橡膠帶中，通過擠壓塑料袋或橡膠帶來固化形成復合材料。其在加工過程中要不斷的添加材料來防止固化時因熱脹冷縮而引發(fā)的龜裂現(xiàn)象，增強制品的耐熱性和光滑程度。

3.復合材料工藝方法的特性

3.1復合材料可設(shè)計性強

通過配置不同比例和鋪層形式的基體材料與增強體材料，可以設(shè)計出各種滿足用戶需求的功能的復合材料。設(shè)計出的復合材料可以減輕材料、節(jié)約成本。生產(chǎn)者根據(jù)需要選擇合適的基礎(chǔ)材料和增強體材料來進行工藝設(shè)計，使資源得到合理化的使用。

3.2復合材料具有高強度

復合材料的比強度一般都很高，比強度是強度與密度的比值，尤其是碳纖維復合材料和有機纖維復合材料的比強度極具優(yōu)勢。比強度值越高，其強度越高，質(zhì)量越輕。這對于航天航空這些高精度和高強度的領(lǐng)域有很大作用。

3.3復合材料通常有良好的安全性

復合材料通過各種材料的復合使其具有了更好的安全性性能。舉例來說，纖維復合材料的基體中布滿了數(shù)以萬計的獨立的纖維，即使當實際應用過程中超負荷時，少數(shù)的纖維發(fā)生斷裂現(xiàn)象也不會對整體產(chǎn)生致命影響，還會有更多未被損壞的纖維來承載超負荷的壓力，所以，復合材料的安全性得到了提升。

3.4復合材料電性能提高

在制造復合材料的過程當中，適當?shù)募尤胍恍﹥?yōu)質(zhì)的電性能的基體材料、增強體材料和輔助材料，就可以將復合材料制成導電材料或者絕緣材料，選擇性很強。導電材料可以運用到一些電氣設(shè)備之中，而絕緣材料則可以應用到冶金和化工之中。

4.復合材料成型工藝的發(fā)展趨勢

現(xiàn)如今，復合材料已經(jīng)在多種領(lǐng)域得到了發(fā)展。尤其是航空航天、能源技術(shù)、電子工業(yè)等領(lǐng)域中，復合材料扮演者不可或缺的角色。其發(fā)展?jié)摿χ螅呀?jīng)受到了國內(nèi)外的高度重視。國外的復合材料成型工藝仍領(lǐng)先于國內(nèi)，其很多復合材料都已到達了實用階段并且廣泛應用，我國就更加應該跟進國外優(yōu)質(zhì)的復合材料成型工藝技術(shù)，解決現(xiàn)今在碳纖維和芳綸纖維中遇到的問題，發(fā)展高性能的樹脂基體。

5.總結(jié)

復合材料在我國社會被得到了廣泛運用，我國雖然起步較晚，但是在不懈努力之下也達到了很大的發(fā)展，對我國的航天技術(shù)、工業(yè)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。相信，隨著我國科技的不斷發(fā)展，復合材料的成型工藝技術(shù)也會得到進一步的飛躍。 [科]

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