复合材料手糊成型工艺

碳纤维复合材料加工工艺一、手糊成型工艺：在模具表面上涂抹脱模剂、胶衣，将事先裁好的碳纤维预浸布铺设在模具工作面上，在工作面上刷涂或喷射树脂胶液，达到所需要的厚度之后，成型固化、脱模、后处理。

在成型技术高度发达的今天，手糊工艺仍然具有工艺简便、投资低廉、适用面广的特点，在石油化工、储存容器、贮槽、汽车壳体等诸多领域有广泛应用。

其缺点是质地疏松、精度不高、表面粗糙、密度低，制品强度不高，并且主要依赖人工，质量不稳定，生产效率很低，难以批量化和标准化。

喷射成型工艺属于手糊成型工艺中低压成型工艺的一类，一般利用短切纤维和树脂混合，在喷枪中利用压缩空气均匀喷洒在模具表面上，达到所需厚度后，再利用手工橡胶来回刷平，最后固化成型。

为改进手糊成型工艺而创造的一种半机械化成型工艺，在生产效率方面有一定的提高，多用来制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层。

二、真空热压罐工艺：工艺过程是将单层预浸料按预设方向铺叠成的复合材料坯料放置在热压罐内，在一定预设温度和压力下完成固化的过程。

热压罐是一种能够承受和调整温度、压力范围的专用压力容器。

坯料铺设在涂抹脱模剂的模具表面，然后依次用脱模布、吸胶毡、透气毡完全覆盖，并密封在真空袋内，再放入热压罐内。

在放入热压罐加温固化之前需要抽真空，然后在放入热压罐高温、加压、固化成型固化规则的制定与执行是保证复合材料产品质量的关键。

此种成型工艺适多用于制造整流罩、飞机舱门、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等产品。

三、层压成型工艺：把一层层铺设的预浸料放置在上下平板模之间通过加压高温固化成型，这种工艺可以直接利用木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流动性能，进而进行改进与完善。

此种成型工艺主要用来生产不同规格、不同用途的复合材料板材。

具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定、利用批量化等特点，但是设备投资较大，成本较高。

四、缠绕成型：缠绕成型工艺的发展已经有半个世纪，随着缠绕技术的不断更新，缠绕工艺基本已经成型，并成为金属铝复合材料重要施工工艺之一。

复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。

随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发镇，其老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基符合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业生产，如：（1）手糊成型工艺--湿法铺层成型法；（2）喷射成型工艺；（3）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）；（4）袋压法（压力袋法）成型；（5）真空袋压成型；（6）热压罐成型技术；（7）液压釜法成型技术；（8）热膨胀模塑法成型技术；（9）夹层结构成型技术；（10）模压料生产工艺；（11）ZMC模压料注射技术；（12）模压成型工艺；（13）层合板生产技术；（14）卷制管成型技术；（15）纤维缠绕制品成型技术；（16）连续制板生产工艺；（17）浇铸成型技术；（18）拉挤成型工艺；（19）连续缠绕制管工艺；（20）编织复合材料制造技术；（21）热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺；（22）注射成型工艺；（23）挤出成型工艺；（24）离心浇铸制管成型工艺；（25）其它成型技术。

视所选用的树脂基体材料的不同，上述方法分别适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。

复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点：（1）材料制造与制品成型同时完成一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。

材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在造反材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。

（2）制品成型比较简便一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此，用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它材料简单的多，对于某些制品仅需一套模具便能生产。

一、接触低压成型工艺接触低压成型工艺的特点是以手工铺放增强材料，浸清树脂，或用简单的工具辅助铺放增强材料和树脂。

接触低压成型工艺的另一特点，是成型过程中不需要施加成型压力（接触成型），或者只施加较低成型压力（接触成型后施加0.01～0.7MPa压力，最大压力不超过2.0MPa）。

绪论1.复合材料是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。

按基体材料不同可分为：金属基复合材料，无机非金属复合材料，树脂基复合材料。

2. 复合材料的主要性能特点：轻质高强，可设计性好，工艺性能好，热性能好，耐腐蚀性能好，电性能好，其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。

第一章1. 手糊成型：用纤维增强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。

2.手糊成型工艺的优点：1、不受尺寸、形状的限制；2、设备简单、投资少；3、工艺简单；4、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求；5、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。

3.手糊成型工艺的缺点1、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差；2、产品性能稳定性差；3、产品力学性能较低。

4.选用的原材料必须满足3点要求1、产品设计的性能要求2、手糊成型工艺要求3、价格便宜、材料容易取得5. 聚合物基体的选择选用原则：1.能在室温下凝胶、固化。

并在固化过程中无低分子物产生。

2.能配制成粘度适当的胶液、适宜手糊成型的胶液粘度为0.2Pa·S~0.5Pa·S。

3.无毒或低毒。

4.价格便宜。

6.不饱和聚酯树脂的固化原理：固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体(如苯乙烯)进行游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构。

7.不饱和聚酯树脂的固化过程即它与乙烯类单体共聚的过程，共聚反应过程的三个主要阶段：链引发、链增长、链终止。

8.不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、阻聚剂、光敏剂等。

9.交联剂要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等，反应活性大，能使共聚反应在室温或较低温度下进行，能与树脂共聚形成均相共聚物。

常用交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯。

复合材料的成型工艺图1：热固性复合材料最基本的制备方法是手糊，通常包括将干层或半固化片层用手铺设到模具上，形成一个积层。

图中展示的是自由宇航公司的技术员（佛罗里达州墨尔本）正在通过手糊工艺加工一个碳/环氧预浸料，将用于制造通用航空飞机部件。

资料来源：自由宇航公司在复合材料的加工成型过程中会使用一系列模具，用来给未成形的树脂及其纤维增强材料提供一个成型的平台。

手糊（hand layup）成型是热固性复合材料最基本的制备方法，即通过人工将干层或半固化片层铺设到模具上，形成一个积层。

铺层方式分为两种：一种称为干法铺层，是先铺层后将树脂浸润（例如，通过树脂渗透方式）到干铺层上的方式，另一种方式是湿法铺层，即先浸润树脂后铺层的顺序。

现在普遍使用的固化方式可以分为以下几种：最基本的是室温固化。

不过，如果提高固化温度的话，固化进程也会相应加快。

比如通过烤箱固化，或使用真空袋（vacuum ba g）通过高压釜固化。

如果采用高压釜固化的话，真空袋内通常会包含透气膜，被放置在经手糊的半成型制品上，再连接到高压釜上，等最终固化完成后再将真空袋撤去。

在固化过程中，真空袋的作用是将产品密封在模具和真空袋之间，通过抽真空对产品均匀加压，将产品中汇总的气体排出，从而使产品更加密实、力学性能更好。

图2：热压釜独有的高温和高压条件使其成为完成热固性树脂零部件的固化的重要工具。

控制软件的改进则能够帮助经营者提高35-40%的生产量。

同时，一些新的树脂配方正在开发当中，将通过低压固化处理。

图中是Helicomb国际公司（俄克拉荷马州塔尔萨）的一名操作人员正在使用高压釜进行固化处理。

来源：Helicomb国际公司许多高性能热固性零件都需要在高热高压的条件下完成固化。

但是高压釜（Autocl aves）的设备成本和操作成本都较昂贵。

采购高压釜设备的制造商通常会一次性固化一定数量的部件。

对于高压釜的温度，压力，真空和惰性气体（inert atmosphere）等一系列参数，计算机系统能帮助实现远程甚至无人监控和检测，并最大限度地提高该技术的利用效率。

实验三手糊成型工艺实验手糊成型工艺属于低压成型工艺，所用设备简单，投资少，见效快，有时还可现场制造某些制品，方便运输，所以在国内很多中小型企业仍然是以手糊为主要生产方式，就是大型企业中手糊工艺也经常被用来解决一些临时的、单件的生产问题。

手糊成型工艺的最大特点是灵活，适宜于多品种、小批量生产。

目前，在国内采用手糊成型生产的产品有浴盆、波纹瓦、雨阳罩、冷却塔、活动房屋、贮槽、贮罐、渔船、游艇、汽车壳体、大型圆球屋顶、天线罩、卫星接收天线、舞台道具、航空模型、设备护罩或屏蔽罩、通风管道、河道浮标等。

因此，掌握手糊工艺技术很有必要。

一、实验目的1.掌握手糊成型工艺的技术要点、操作程序和技巧；2.学会合理剪裁玻璃布、毡和铺设玻璃布、毡；3.进一步理解不饱和聚酯树脂和胶衣树脂配方、凝胶、固化和富树脂层等概念和实际意义。

二、实验内容1.根据具体条件设计一种切实可行的制品。

2.制品约为3mm～4mm厚，长、宽约为各300mm，形状自定。

3.按制品要求剪裁玻璃布、毡。

4.手糊工艺操作。

5.固化后修毛边，如有可能还可装饰美化。

6.对自己手糊制品进行非破坏性质量评定。

三、实验原理不饱和聚酯树脂中的苯乙烯既是稀释剂又是交联剂，在固化过程中不放出小分子，手糊制品几乎90%是采用不饱和聚酯树脂作为基体。

本实验利用手糊工艺制备简单的玻璃纤维增强聚合物基复合材料制件。

常温常压固化。

四、实验仪器和材料1.手糊工具：辊子、毛刷、刮刀、剪刀。

2.玻璃纤维布、毡，不饱和聚酯树脂，引发剂，促进剂，颜料，脱模纸。

五、实验步骤1.玻璃布、毡剪裁（1）按铺层顺序选择表面毡和玻璃布，并预算各自的层数。

（2）按制品形状画出几何展开图，如圆锥形展开成扇形，球形可展开成瓜片形平面图，并要按玻璃布拼接是搭接还是对接，算好具体形状的尺寸。

（3）复杂形状处可利用45º剪裁或斜纹布易变形的特点，尽量减少局部剪开的方法。

2.手糊成型操作（1）按制件形状和大小裁剪脱模纸备用。

复合材料工艺学实验报告（第一组）实验4 手糊·袋压成型工艺实验同济大学飞行器制造工程实验4 手糊·袋压成型工艺实验一，实验原理1，手糊成型工艺又称接触成型工艺，其成型过程为：先在模具上涂脱模剂，然后将配好的树脂混合料用刮刀或刷子涂刷到模具上，开始铺设第一层纤维增强材料（如：玻纤布等），用刮刀或棍子，毛刷迫使树脂浸入增强材料内并赶出气泡，待树脂均匀浸透增强材料后，再铺放第二层增强材料，如此反复涂刷树脂和铺放增强材料，直至达到所需要的设计层数，然后进行固化，脱模和修整。

手糊成型工艺流程见图4.1.图4.1 手糊成型工艺流程图手糊成型工艺具有以下特点：a. 无需专用设备，投资少.b、不受制品形状、尺寸限制，特别适用于数量少、整体式结构，造型复杂及大型制品的生产和试制；c．合理地使用增强材料，可以根据设计要求，在任意部位加强或减弱 . 做到以最低成本实现设计要求，当发现设计不合理时，能方便地进行修改，d. 操作方便，容易掌握，便于推广.其缺点是：a. 人为因素较复杂，产品质量不易控制；b. 对工人技术水平要求高SC 生产效率低劳动条件差。

2，袋压成型工艺是在手糊成型的基础上 (树脂未凝胶) ，通过橡胶袋或其它不透气的高分子聚合物材料制成的柔软袋，将气体压力传递到未固化的复合材料制品表面，达到赶除气泡、层合致密的一种成型方法。

袋压成型有湿法和干法之分：从加压形式又可分为加压袋法、真空袋法和热压罐法。

袋压成型比手糊成型的制品强度高、材质均匀致密、质量稳定。

我国在 5O 年代就开始采用真空袋法制造飞机雷达罩， 7O 年代后采用热压罐法制造碳纤维和硼纤维复合材料机翼后缘板，起落架后门，垂直尾真等，已成功的用于航空工业。

袋压成型工艺按袋压方式不同可分以下三种：（1）加压袋法：它是在未凝胶的手糊制品表面加盖一层橡胶袋，固定好盖板如图 4. 2，然后通过压缩空气或蒸汽，使制品在均匀压力下固化成型。

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在开始复合材料制造之前，首先要进行详细的设计工作。