《复合材料工艺与设备》课程介绍

《复合材料工艺与设备》教学大纲英文名称： Composites Materials Processing and Equipment课程类型：专业课课程要求：选修学时/学分：32/2适用专业：高分子材料与工程一、课程性质与任务复合材料是建立在三大传统材料基础之上的新型材料，是新型材料发展的主流方向之一。

复合材料具有比强度比模量高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能优越以及便于大面积整体成型等显著优点，显示出比传统钢、铝合金结构材料更优越的综合性能。

它目前广泛用于国民经济的各个领域，对尖端科学技术的发展起到了重要作用。

复合材料工艺与设备课程是高分子材料与工程专业选修的专业课。

通过本课程的学习，掌握聚合物基体复合材料的成型工艺及成型设备的内容，常规的成型方法及成型方法的选用原则与应用；掌握手糊成型工艺、夹层结构成型工艺、模压成型工艺、层压工艺、缠绕工艺、拉挤成型工艺、注射成型工艺的主要工艺过程与复合原理,并了解这些工艺的主要成型设备；掌握各成型工艺制品的主要性质及其在实际生活中的应用。

二、课程与其他课程的联系复合材料工艺与设备课程是高分子材料与工程专业的专业课，是在学生在学习了高等数学、物理化学、无机化学、有机化学及分析化学等基础课程，掌握了高分子化学、高分子物理、聚合物近代仪器分析、材料科学基础、高分子材料成型工艺学、高分子材料成型设备等专业基础知识之后，所学的关于聚合物复合材料成型内容。

三、课程教学目标1．掌握复合材料的基本性质、原材料组成、外加剂的选用、常规的成型方法及成型方法的选用原则与应用.2．掌握手糊成型工艺、夹层结构成型工艺、模压成型工艺、层压工艺、缠绕工艺、拉挤成型工艺、注射成型工艺的主要工艺过程与复合原理。

3．掌握各成型工艺制品的主要性质及其在实际生活中的应用。

4．具有根据不同材料和产品性能要求选择不同的成型工艺与设备从而制备复合材料的能力。

5．掌握上述成型工艺的主要成型设备的主要结构。

复合材料工艺及设备复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。

复合材料的制备需要采用特殊的工艺和设备，下面将介绍复合材料的工艺及相关设备。

首先，复合材料的工艺包括预浸料制备、成型、固化等步骤。

预浸料是将纤维和树脂预先浸渍，然后通过成型工艺将其成型为所需形状，最后进行固化来形成最终的复合材料制品。

在预浸料制备过程中，需要使用树脂混合设备，将树脂和固化剂充分混合，并控制好混合比例和搅拌时间，以确保预浸料的质量。

成型工艺中，常用的设备有模具和压机，通过模具将预浸料成型，再通过压机施加压力，使其达到所需的形状和厚度。

固化过程中，需要使用固化炉或者自动固化设备，控制好固化温度和时间，以保证复合材料的性能。

其次，复合材料的设备还包括表面处理设备和检测设备。

表面处理是为了提高复合材料的表面质量和附着力，常用的表面处理设备有喷砂机、喷涂机等，通过表面处理可以去除杂质和增加表面粗糙度，提高复合材料的附着力。

检测设备包括质量检测和性能检测，质量检测设备主要用于检测复合材料的表面质量和尺寸精度，如平板检测仪、三坐标测量机等；性能检测设备主要用于检测复合材料的力学性能和耐久性能，如拉伸试验机、冲击试验机等。

最后，复合材料的工艺和设备在实际应用中需要根据不同的复合材料类型和制品要求进行选择和优化。

例如，碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料的制备工艺和设备有所不同，因此需要根据具体情况进行调整。

同时，随着复合材料技术的发展，新型的复合材料工艺和设备也在不断涌现，如自动化生产线、智能化控制系统等，这些新技术和设备的应用将进一步推动复合材料制造业的发展。

综上所述，复合材料的工艺及设备是复合材料制备过程中的关键环节，合理选择和优化工艺及设备对于提高复合材料的质量和生产效率至关重要。

随着技术的不断进步，相信复合材料的工艺和设备将会更加完善，为复合材料制造业的发展注入新的动力。

第一章1.复合材料定义：是指两种或两种以上不同材料，用适当的方法复合成一种材料，其性能比单一材料性能优越。

依据基体材料不同，分为金属基复合材料，非金属基复合材料，树脂基复合材料2.复合材料最大特点，是性能具有可设计性。

影响复合材料性能的因素很多，主要取决于增强材料的性能，含量及分布状况，基体材料的性能和含量，以及它们之间的界面结合状况。

3.树脂基复合材料的使用温度一般为60 摄氏度到250 摄氏度；金属基复合材料为400 摄氏度到600 摄氏度；陶瓷基复合材料为1000 摄氏度到1500 摄氏度。

复合材料硬度主要取决于基体材料的性能，一般硬度为陶瓷基复合材料大于金属基复合材料大于树脂基复合材料4.就力学性能而言，复合材料的力学性能取决于增加材料的性能，含量和分布，以及基体材料的性能和含量。

复合材料的耐自然老化性能，取决于基体材料的性能和与增加材料的界面粘结。

一般优劣次序为，陶瓷基复合材料大于金属基复合材料大于树脂基复合材料。

导热性能的优劣比较为：金属基复合材料大于陶瓷基复合材料大于树脂基复合材料。

5.选择成型方法时应考虑：①产品外形构造和尺寸大小②材料性能和产品质量要求③生产批量大小及供给时间〔允许的生产周期〕要求④企业可能供给的设备条件及资金⑤综合经济效益，保证企业盈利其次章1.手糊成型：又称接触成型。

是用纤维增加材料和树脂胶液在模具上铺敷成型，室温〔或加热〕，无压〔或低压〕条件下固化，脱模成制品的工艺方法。

手糊成型按成型固化压力可分为两类：接触压和低压〔接触压以上〕。

前者为手糊成型，喷射成型。

后者包括对模成型，真空成型，袋压成型，热压釜成型，树脂传递模塑〔RTM〕和反响注射模塑〔RIM〕成型。

2.聚合物基体的选择：能配置成粘度适当的胶液，适宜手糊成型的胶液粘度为200-500 厘泊聚合物集体包括不饱和聚酯树脂，环氧树脂和关心材料。

其中，关心材料包括稀释剂〔分为活性稀释剂和非活性稀释剂〕，填料〔在糊制垂直或倾斜面层时，为避开“流胶”，可在树脂中参与少量活性SiO2处变剂〕，色料。

《复合材料成型工艺与设备》教学大纲课程编号：B03080500课程名称：复合材料成型工艺与设备英文名称：Forming Technology and Facility for Composites课程性质：限选课学时/学分：32/2考核方式：平时成绩（10%）与期末闭卷综合考试（90%）相结合选用教材：《复合材料工艺及设备》，刘雄亚、谢怀勤主编，武汉理工大学出版社，1994年先修课程：《高分子化学》、《高分子物理》、《高分子材料分析与测试方法》、《复合材料学》、《复合材料聚合物基体》、《复合材料导论》、《高聚物合成工艺学》、《高分子材料流变学》后继课程：《复合材料工程实验》、《纳米复合材料》、《功能复合材料》、《高分子材料与环境安全》、《复合材料与工程前沿》、《复合材料工程课程设计》适用专业及层次：复合材料与工程，本科一、课程目标通过本课程的学习，使学生具备下列能力：1.能将工程基础和专业知识用于解决复合材料制造和应用及相关领域的复杂工程问题。

2.能对复合材料基体聚合物、增强材料及成型工艺进行设计/开发，并进行优选。

能够用图纸、报告或实物等形式，呈现设计/开发成果。

3.能够基于科学原理对复合材料基体合成和固化、制品性能和成型工艺制定实验方案。

4.了解国内外复合材料成型工艺及设备现状和最新发展趋势，能够理解最新的工艺技术并将其和复合材料制品的性能相结合。

三、教学基本内容第一章：绪论（支撑课程目标4）1.1 复合材料发展概况1.2 复合材料的基本性能1.3 复合材料的成型工艺1.4 选择成型工艺方法的原则要求学生：了解复合材料发展概况、复合材料基本性能、从总体上了解复合材料的工艺方法；掌握选择复合材料成型工艺方法原则第二章：手糊成型工艺及设备（支撑课程目标1、2、3、4）2.1 手糊成型简介2.2 原材料的选择2.3 手糊成型模具与脱模剂2.4 手糊工艺工程2.5 喷射成型工艺及设备2.6 热压釜要求学生：了解手糊成型概况，掌握手糊成型用原材料、手糊成型模具结构及材质、手糊成型工艺过程、喷射成型及工艺工程。

《复合材料工艺与设备》第六章层压成型工艺及设备第六章层压成型工艺及设备6层压成型工艺及设备6.1概述6.1.1层压工艺的发展现状及前景课件6.1.1层压工艺的发展现状及前景层压工艺：是指将浸有或涂有树脂的片材层叠，在加热加压条件下，固化成型玻璃钢制品的一种成型工艺。

起始于30年代，目前在航空、航天、汽车、船舶、电讯等工业广泛应用。

层压成型工艺制品已经成为不可缺少的工程材料之一。

主要产品有：玻璃布层压板、木质层压板、棉布层压板、纸质层压板、石棉纤维层压板、复合层压板等。

第六章层压成型工艺及设备6.1.2层压工艺特点及应用课件6.1.2层压工艺的特点及应用工艺特点：生产的机械化、自动化程度较高；产品质量稳定；但一次性投资较大，适合于批量生产。

层压板可分为：纸层压板、木层压板、棉纤维层压板、玻璃纤维层压板等品种。

电绝缘部件；薄板适合于各领域；可用于制造齿轮、轴承、皮带轮等结构材料；用于飞机、汽车、船舶、电气工程等领域。

主要应用范围：例如：复铜箔层压板，用于制造印刷电路板。

第六章层压成型工艺及设备6.2胶布制备工艺及设备6.2.1制备工艺6.2.1.1原材料增强材料：课件玻璃布，石棉布，合成纤维布，玻璃毡，石棉毡，石棉纸，牛皮纸等。

酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂等。

6.2.16.2.1制备工艺树脂：6.2.1.2胶布制备工艺过程玻璃纤维布经化学处理或热处理后，浸渍树脂胶液，并控制胶含量。

在一定温度、时间条件下烘干，使树脂由A阶转到B阶，即得到需要的玻璃纤维胶布。

如P136工艺流程图。

第六章层压成型工艺及设备6.2.1.3胶布制备工艺参数主要有：胶液粘度、浸胶时间、烘干温度与时间、牵引张力。

(1)、胶液粘度课件一般通过胶液浓度及环境温度来控制。

浓度的控制往往采用测试密度的方法来实现。

各种玻璃布所用的胶液密度见P137,表6-1。

(2)、浸胶时间一般控制在15~45,不同的布浸透时间不同。

复合材料成型工艺与设备引言复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组成的复合结构材料。

它们通常具有较好的力学性能、化学稳定性和耐磨性，因此在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到广泛应用。

复合材料的制备过程中，成型工艺和设备起着至关重要的作用。

本文将介绍复合材料的成型工艺和设备。

成型工艺复合材料的成型工艺主要包括手工层叠法、预浸法、自动化层叠法和注塑成型等多种方法。

手工层叠法手工层叠法是最简单的一种成型工艺，通过手工将纤维和树脂逐层叠加在一个具有一定形状的模具中，然后采用压实和固化的方式完成成型。

这种方法成本低廉，适用于小批量和特殊形状的产品制造，但生产效率低，一般只适用于简单形状的产品制造。

预浸法预浸法是将纤维与树脂预先浸渍，然后在一定的条件下进行成型。

该方法可有效提高生产效率和产品质量，广泛应用于复合材料制品的生产。

预浸法的关键是控制纤维和树脂的浸渍量和均匀性，以及固化过程中的温度、压力和固化时间。

自动化层叠法自动化层叠法通过机械手或自动化设备将预先浸渍好的纤维和树脂层叠在模具中，然后进行固化。

这种方法具有高度自动化和生产效率高的特点，适用于大批量和复杂形状的产品制造。

注塑成型注塑成型是一种将纤维和树脂混合后直接注入模具中进行成型的方法。

这种方法适用于复杂形状的产品制造，能够实现一次成型，并且可以在成型过程中进行纤维定向和树脂浸透的控制。

成型设备复合材料的成型设备通常包括模具、加热设备和压力设备等。

模具模具是复合材料成型过程中最关键的设备之一。

模具的形状和尺寸决定了最终产品的形状和尺寸。

模具材料通常选用高强度、耐磨、耐高温和耐腐蚀性能好的材料，如钢、铝合金等。

模具制作的精度和表面质量对最终产品的质量具有重要影响。

加热设备加热设备用于提供适当的温度条件以促进树脂固化和纤维的定向。

常用的加热设备包括热风循环炉、电加热板等。

在成型过程中，加热设备应能够提供均匀的温度场，确保整个产品的固化质量。

压力设备压力设备用于提供适当的压力，使纤维和树脂紧密结合，并去除成型过程中的气泡和缺陷。

复合材料工艺与设备概述复合材料工艺与设备是指生产和加工复合材料的一系列流程和所使用的设备。

复合材料是一种由两种或多种不同材料组成的材料，具有很高的强度和轻质化的特点。

复合材料在航空航天、汽车、建筑、体育用品等领域得到广泛应用。

本文将介绍复合材料的常见工艺和所使用的设备。

工艺流程复合材料的生产和加工过程主要包括预处理、树脂浸渍、固化、成型和加工等环节。

1.预处理预处理阶段是为了确保复合材料的质量和性能，包括材料的清洁、去除表面污染物和氧化物等。

一般使用化学溶剂或机械方法进行清洗和表面处理。

2.树脂浸渍树脂浸渍是将纤维材料与树脂浸渍在一起形成复合材料的过程。

树脂是复合材料中起到粘合作用的关键材料，其中常用的树脂有环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。

树脂浸渍过程包括浸渍、除泡、挤出等步骤。

3.固化固化是指树脂在一定温度和时间下发生化学反应，使复合材料具有一定的强度和硬度。

常用的固化方式有热固化和光固化。

热固化需要加热设备，而光固化则通过紫外线或可见光来触发化学反应。

4.成型成型是将浸渍且已固化的复合材料按照需要的形状进行加工和形成。

常见的成型方法有手工层压、热压和真空吸塑等。

成型过程需要注意材料的层间结构、纤维取向和树脂厚度等。

5.加工加工是指根据复合材料的用途和要求进行切割、修整、钻孔、打磨等加工工艺。

常用的加工设备有切割设备、钻孔设备、砂轮设备等。

设备介绍复合材料工艺所使用的设备主要包括涂胶机、自动抽屉加载机、固化炉、层压机和CNC加工中心等。

1.涂胶机涂胶机是将树脂均匀涂布在纤维材料上的设备。

它通过涂胶滚轮将树脂涂布在纤维上，确保树脂的浸渍均匀和厚度一致。

2.自动抽屉加载机自动抽屉加载机用于自动将纤维材料和树脂放入生产线中进行加工。

通过自动化的操作，提高生产效率和产品质量。

3.固化炉固化炉是用于固化树脂的设备，它提供一定的温度和环境条件，使树脂发生化学反应，形成固态的复合材料。

固化炉一般有恒温控制和可调湿度的功能。