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复合材料缠绕成型工艺流程English Answer:Filament Winding Process for Composite Materials.1. Preform Preparation.The first step in the filament winding process is the preparation of the preform. The preform is the shape or structure onto which the composite material will be wound. It can be made of various materials, including mandrels, molds, or cores.2. Fiber Impregnation.The next step is to impregnate the fibers with a resin or matrix material. This can be done using various techniques, including wet winding, prepreg winding, or towpreg winding.3. Winding.The impregnated fibers are then wound onto the preform using a winding machine. The winding pattern and tension are carefully controlled to ensure the desired composite properties.4. Curing.Once the winding is complete, the composite material is cured using heat or other processing techniques. This step helps to solidify the resin and bond the fibers together.5. Demolding.After curing, the composite part is removed from the preform. This can be done using various techniques, including mechanical stripping, chemical dissolution, or water jet cutting.6. Post-Processing.The final step is post-processing, which may include additional operations such as trimming, sanding, or painting to prepare the composite part for its intended application.Chinese Answer：复合材料缠绕成型工艺流程。
缠绕成型工艺1.1纤维缠绕工艺的分类：缠绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。
决定产品形状的模具基本纤维缠绕机浸胶 胶纱纱锭 张力控制 固化 打模喷漆 脱模 芯模制造胶液配制纱团集束烘干 络纱 加热粘流纵、环向缠绕张力控制 纵、环向缠绕成品湿法缠绕干法缠绕玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球1.1.1 干法缠绕将预浸纱带(或预浸布)，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。
干法缠绕特点:制品质量稳定(预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸)；缠绕速度快(100～200m/min); 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。
干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达到100m／min～200m／min。
缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。
1.1.2 湿法缠绕将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。
此法无须另行配置浸渍设备。
对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕过程中张力不易控制。
特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。
湿法缠绕工艺流程:原 材 料缠 绕 设 备打磨喷漆胶液配制纱团集束固化浸胶脱模 张力控制纵、环芯模制造制品浸 胶 缠 绕增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。
此外有碳纤维，Kevlar 纤维等。
卧式缠绕机缠绕设备立式缠绕机卧式缠绕机立式缠绕机缠绕机构纱架浸胶槽张力控制器1.1.3 半干法缠绕将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。
与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。
提高了制品质量。
1.2 纤维缠绕制品的优点(1) 比强度高FWRP的比强度3倍于钛，4倍于钢i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。
热塑性复合材料缠绕技术人类开发并利用缠绕技术于生活用品已有多年历史，但真正把此项技术应用于航空工业上却是近年来之事。
由于复合材科在航空工业日渐重要，已趋于成熟之缠绕技术，配合新材料之开发及新设备之发明，使得此项技术得以充分发挥并制造出符合航空用之复材零件。
在实际使用上，早期之开发系以热固性复合材料为主，随后由于热塑性材料之开发，此项技术已有突破性之发展，德拉瓦大学复合材料中心已开发以机械人自动控制方式制作复合材料零件，此项技术已可正式用于工业生产上。
缠绕技术须考虑之层面发展缠绕技术得考虑下面几种因素（1）制作过程与成本（2）设备能力（3）制作过程之考虑目前在制造上有三种不同之方式－Filament winding、Fiber Placement、Tape Laying，由制作能力、质量及成本观点比较三种不同之方式（表1、2及图1）；由表中可看出三种方式以Filament winding方式制作零件，成本最低最符合工业之需求。
另外以缠绕技术可直接生产热塑性复合材料零件，其生产成本明显之降低（图2），未来发展潜力甚大。
德拉瓦大学复合材料中心开发热塑性复合材料缠绕技术已有多年，并有具体成果。
缠绕技术之原理缠绕技术基本上系将成束纤维通过树脂槽含浸树脂后，经由缠绕机器，依某设计角度，将含浸后之纤维束缠绕于心轴上如图3。
目前已开发之热塑性复合材料之缠绕技术，其缠绕过程不同于热固性复合材料。
缠绕技术之考虑缠绕技术必须考虑下列数个因素:（1）材料选择包括纤维、树脂种类湿式缠绕－热固性复材干式缠绕－热塑性复材（2）张力固定方式（3）材料喂入系统（4）心轴设计（5）加热系统（热塑性复合材料）缠绕机之选择缠绕技术发展多年并有多家机械公司开发二轴、三轴甚至多轴之缠绕机器，目前配合计算机系统而使功能多样化，较之传统机械式操作方式，更能将缠绕技术之优点发挥得淋漓尽致。
以下为三种不同型式之缠绕机之比较说明：（1）机械式缠绕机器a. 投资成本低b.制造速率高c.心轴几何形状受限（2）计算机控制缠绕机器a. 投资成本高b. 制造速率高c. 可缠绕复杂几何形状之心轴（3）机械人缠绕工作站（Robotic winding workcells）a. 投资成本中等b. 可缠绕复杂几何形状之心轴c. 赋予多种其它用途d. 最适于初期产品开发表1 质量比较Wet Filament Winding Prepreg Type HandLayupPrepreg Tow FiberPlacementVoid Content 4% to 8% < 1% 4% to 8%Thickness Flexibility 0.010 to 0.025inch / ply0.005 to 0.010inch / ply0.0005 to 0.0015inch / plyWinding AngleFlexibility>15 to 90 0 to 90 flat 0 to 90, variable Tow Cutand AddNO Hand Splice Only Programmable Laps and Gaps 0.125 inch 0.030 inch <0.030 inchGeometry Best for Bodies ofRevolutionCompound FlatPatternsCompound MachinePlacedMaterial Scrap Rate 20% to 40% 50% to 200% 5% to 20%From：Hercules Advanced Composites,1990图1 各种技术产品价格比较表2 成本/技术层面分析比较PROCESSFlat PanelNormalized Cost100 1000 10000units units unitsSingle CurvatureNormalized Cost100 1000 10000units units unitsCompound CurvatureNormalized Cost100 1000 10000units units unitsHand Layup 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00TP FilamentWinding0.74 0.53 0.50 0.76 0.54 0.52 X X X AutomatedType LayerATL2.33 0.82 0.69 X X X X X XATLWith Press2.61 0.99 0.84 2.61 1.01 0.863.84 0.83 0.49From :M. Draper Labs, SAMPE Quaterly 1991图2 各种生产技术之产品件数与成本之关系图3 缠绕技术之原理图4 热塑性复材缠绕方式图5 热固性复合材料缠绕方式热塑性复材缠绕技术热塑性复材缠绕技术基本上沿袭热固性复材缠绕技术而来，所不同的为热固性缠绕技术发展较早，设备较完备，缠绕角度亦多样化，可直接以纤维含浸树脂并缠绕于模具上。
缠绕成型工艺缠绕成型工艺1.1纤维缠绕工艺的分类：缠绕工艺：将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为复合材料制品的工艺过程。
决定产品形状的模具基本纤维缠绕机1.1.1 干法缠绕将预浸纱带(或预浸布)，在缠绕机上经加热软化至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。
干法缠绕特点:制品质量稳定(预浸纱由专用预浸设备制造，能较严格地控制纱带的含胶量和尺寸)；缠绕速度快(100～200m/min); 缠绕设备清洁，劳动卫生条件好；预浸设备投资大。
干法缠绕制品质量较稳定，并可大大提高缠绕速度，可达到100m ／min ～200m ／min 。
缠绕设备清洁．劳动卫生条件较好。
玻璃钢.高压储气罐/碳纤维球1.1.2 湿法缠绕将无捻粗纱(或布带)经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。
此法无须另行配置浸渍设备。
对材料要求不严，便于选材，故比较经济纱片质量及缠绕过程中张力不易控制。
特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；对材料要求不严，便于选材；纱片质量不易控制和检验；张力不易控制；胶液中存在大量溶剂，固化时易产生气泡；浸胶辊、张力辊等要经常维护刷洗。
湿法缠绕工艺流程:原 材 料缠绕 设 备打磨喷漆胶液配制纱团集束固化 浸胶脱模 张力控制 纵、环 芯模制造制品 浸 胶 缠 绕增强材料：应用最广、量最大的是玻璃纤维。
此外有碳纤维，Kevlar 纤维等。
卧式缠绕机缠绕设备立式缠绕机卧式缠绕机立式缠绕机缠 绕 机 构纱架浸胶槽1.1.3 半干法缠绕将无捻粗纱(或布带)浸胶后，随即预烘干，然后缠绕到芯模上的成型工艺方法 与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂。
与干法相比，无需整套的预浸设备，缩短了烘干时间，使缠绕过程可在室温下进行。
提高了制品质量。
1.2 纤维缠绕制品的优点(1) 比强度高 FWRP 的比强度3倍于钛，4倍于钢i) 材料表面缺陷是影响其强度的重要因素。
表面积越大，缺陷率越高。
缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率；所用纤维主要是无捻粗纱由于没有经过纺织工序，强度损失大大减少。
缠绕成型⼯艺第6章、缠绕成型⼯艺§6-1、概述定义：将浸过树脂胶液的连续玻璃纤维或布带，按照⼀定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强材料制品的⼯艺过程。
因此三⼤过程：预浸、缠绕、固化脱模。
细节见图7-1§6-1-1、缠绕⼯艺分类及特点1、⼲法缠绕预浸纱带（布带），加热粘流后缠绕。
特点：严格控制纱带含胶量和尺⼨，质量稳定，速度快，劳卫条件好，投资⼤。
2、湿法缠绕浸渍⽆捻粗纱直接缠绕。
特点：材料经济，质量不稳。
3、半⼲法缠绕预浸渍粗纱（或布带）随即缠绕到芯模上。
特点：⽆需整套设备，烘⼲快，室温操作。
§6-1-2、缠绕制品特点1、⽐强度⾼F：3Ti，4Steel。
原因：(1)表⾯缺陷⼩(2)避免纵横交织点和末端的应⼒集中(3)可控⽅向与数量，实现等强(4)纤维含量⾼80%2、可靠性⾼克服材料的韧性不够及缺⼝带来的可靠性降低。
3、⽣产率⾼机械化，⼤批量。
4、成本低⽆捻减少了纺织等其它⼯费。
缺点：形状限制，投资⼤，必须⼤批量。
§6-1-3、原材料纤维增强材料，树脂基体选择原则：满⾜设计性能指标，⼯艺性参数及经济性要求。
1、增强材料玻纤（⽆碱，中碱⽆捻粗纱，⾼强纤维），碳纤维，芳纶纤维等。
纤维要求：(1)⾼档产品：碳纤维，芳纶纤维(2)制品性能要求(3)表⾯处理(4)与树脂浸渍性好(5)各股张⼒均匀(6)成带性好2、树脂基体指合成树脂与各种助剂组成的基体体系。
选⽤要求：(1)⼯艺性好，粘度与适⽤期最重要，适⽤量>4⼩时,η=~1Pa·S。
(2)树脂基体的断裂伸长率与增强材料相匹配，⽅能获得满意效果。
(3)固化收缩率低和毒性刺激⼩(4)来源⼴、价格低§6-1-4、应⽤航天、导弹、军⽤飞机、⽔下装置，⾼强度、质量轻的⾼压容器，壳体。
民⽤管道，贮罐，质轻，耐腐，费低。
形成缠绕⼯艺的两部分——空间技术及民⽤部分。
§6-2、缠绕规律§6-2-1、缠绕规律的内容由导丝头（绕丝嘴）和芯模的相对运动实现。
