复合材料工艺及设备

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。

复合材料长桁机械成型工艺摘要：在现阶段复合材料生产和加工中，自动化成型技术具有诸多优势，有利于提升制造工艺的稳定性和生产效率。

工作人员应当灵活运用长桁机械成型工艺，开展相应的工艺实验，深入探究各项影响成型制造的因素，用以全面提升成型制件的整体质量。

鉴于此，本文围绕复合材料长桁机械成效工艺，阐述了机械成型工艺实验的三个方面，分析了热隔膜预成型的原理和影响成型的三种因素。

关键词：复合材料；长桁；机械成型工艺；实验；热隔膜预成型引言：复合材料由于自身的高强度、耐疲劳、优良比模量等优势，在我国各个行业中得到了广泛应用。

以往的长桁成型工艺主要为手工铺覆，但具有质量不稳定、效率较低等问题，机械成型工艺便可缓解这些问题，促使长桁生产更具自动化的特点。

为了使航空制造行业更上一层楼，工作人员便要发挥出复合材料长桁机械成型工艺的优势，针对性解决成型制造中遇到的各类问题。

1复合材料长桁机械成型工艺实验1.1成型负载测试系统的功能在“L”型长桁自动化成型设备使用之前，工作人员应当按照自身的负载性能开展相应的系统功能测试。

“L”型长桁自动化成型设备能够满足五类功能的需要：①凭借力学实验方法的力量，能够高效连接设备和电子，获得相应的负载数据信息。

②工作人员可对机械预成型的温度与加热层合板进行设置，温度区域应当满足于目前生产工艺的技术标准。

③在机械设备下压、成型之时，设备的压头的下压运动不会直接改变与自身之间的空隙。

④当设备与计算机连接时可用于进行成型工艺的即时控制，保证机械的成型效率与质量。

⑤当预成型任务完成后，工作人员可搭配使用烘箱，达到对成型产品加热、固化处理的目的。

1.2预浸料树脂体系性能实验温度范围的控制是复合材料长桁机械成型工艺的关键，在实际加工中可采用Gemini旋转流变仪，对于预浸料中的树脂流变特点开展实验。

在应力控制模式使用的条件下，要求工作人员将频率设定为1Hz，控制应力为10Pa，将升温速率调整到5℃/min。

Material Sciences 材料科学, 2020, 10(9), 705-712Published Online September 2020 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2020.109085碳纤维复合材料微波加热固化的工艺及装备发展陈楷华1,2，尹少华1,2*，郭胜惠1,2*1昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明2昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，云南昆明收稿日期：2020年8月14日；录用日期：2020年8月28日；发布日期：2020年9月4日摘要碳纤维复合材料是一种质量轻、强度高、耐磨及耐腐蚀性好的性能优越的材料，但是这种材料高昂的造价制约了其在工业中的大规模应用。

造成碳纤维复合材料成本高的主要原因是热压罐固化工艺控制性差，且能耗高、耗时长。

为此国内外研究人员研究了微波加热固化碳纤维复合材料的工艺，并开发了特殊的微波固化设备。

本文总结归纳了微波加热固化碳纤维复合材料的不同制备工艺和固化装备的发展，为微波加热技术在碳纤维复合材料固化工业当中的应用提供参考依据。

关键词碳纤维，复合材料，微波加热，固化The Development of Technologies andEquipment for the Microwave Curing ofCarbon Fiber CompositesKaihua Chen1,2, Shaohua Yin1,2*, Shenghui Guo1,2*1Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, KunmingYunnan2State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization, Kunming University of Science and Technology, Kunming YunnanReceived: Aug. 14th, 2020; accepted: Aug. 28th, 2020; published: Sep. 4th, 2020*通讯作者。

复合钢板压力容器制造工艺沈阳东方钛业股份有限公司 销售部 摘要：文章首先分析了复合钢板压力容器生产前的准备工作，并对加工过程中所应用到的各项技术方法和安全措施进行探讨，总结出加工中的注意事项，避免在加工制造过程中，有影响到复合板材料质量安全的问题出现。

关键词：复合钢板；压力容器；制造工艺一、复合板制作前准备复合板由基层材料和复层材料（或包含过渡层）通过爆炸或爆炸---轧制等方法复合而成的双层（或三层）金属板。

复合板具有强度高、耐蚀、耐磨等特殊性能和造价低等优点，主要用于制造反应釜、换热器、贮罐等设备。

复合板目前主要有两类：一类是基层材料与复层材料焊接性较好，如不锈钢复合板、镍基合金复合板等；另一类是基层材料与复层材料焊接性较差或不能焊接，如钛/钢复合板、锆/钛/钢复合板等，对这两类复合材料，在压力容器产品设计、制造和检验时，都有很大的不同，应区别对待。

以GB150.2-2011《压力容器—材料》和NB/T47002-2009《压力容器用爆炸焊接复合板》为依据，复合板容器在制造前，应对复合板的贴合率进行检验。

如果基层和复层间的贴合率达不到要求，不仅不能满足防腐、耐磨等特殊性要求，而且还有可能产生容器壳体鼓包或大面积脱层，严重降低设备使用寿命和安全性能，贴合不紧还将造成容器壳体的组装和焊接困难。

因此，贴合率检查对复合板容器制造至关重要。

复合板材料稳定性的控制，以加强技术手段来解决调控办法。

容器制造前，使用超声波探伤对复合板的贴合率再次进行复验。

复合板合成过程中，及时检测材料厚度（考虑到爆炸复合可能带来的减薄，有时需要对复层材料适当加厚），确保合成后的复合板满足标准要求和图样规定。

二、复合板筒体制作与组焊复合板筒体卷圆时，以中性层周长为基准，及时测量筒体外圆周长，确保筒体周长与对接的另一筒体（或封头）周长保持一致。

筒体与筒体（或封头）拼接前，要对筒体或封头的直径进行测量，观察是否一致，并从技术性角度探讨误差的解决方案，避免压力容器使用功能最终受到影响。

一、介电法树脂固化监测仪型号：DEA 230产地：德国•技术参数•介电法树脂固化监测仪DEA 230/231● 频率范围：0.001～100kHz●测量范围：100～1016ohm·cm(不同传感器）● 温度范围：-150～400℃● 数据通道数：1/2/4/10● DEA230适用于大多数热固性树脂、粘结剂、油漆和涂料● DEA231适用于快速固化树脂，如SMC/BMC、UV固化● DEA234 CurePakTM,独立式在线树脂固化监测仪● 传感器种类繁多，包括安装于模具内的永久型传感器应用：● 固化速率研究● 树脂变化测试● 薄膜固化时间确定● 介电性能测定● 固化工艺优化● 模具内制品固化行为分析● 高聚物偶极松弛研究● 可与DMA联用，深入研究树脂固化•主要特点•介电法树脂固化监控（DEA）是一项通过实时监测热固性材料在固化过程中的介电性质的变化来研究其固化进程的技术。

广泛应用于热固性树脂、油漆、涂料、粘合剂、复合材料与电子材料等领域，用来进行固化行为研究与固化工艺优化。

不仅能用于实验室的研究开发，也能用于生产车间的在线监控。

NETZSCH DEA 固化监控系统包括一系列产品，可以满足不同客户的需要和应用。

为了测量热固性树脂固化过程中介电性质的巨大变化，有些系统可以在很宽的频率范围(0.001 Hz ～100 kHz) 进行扫描。

有些系统的测量速率很快(最大采样速率55样品/sec) ，适用于快速固化树脂体系。

有些系统在一次实验中最多可以同时使用10 个传感器，测量对象不同区域的固化进程。

测量可得到离子粘度、离子电导、介电常数、损耗因子等相关参数。

NETZSCH 介电固化监测仪DEA 还可以和动态机械分析仪DMA 配合使用，进行同步DMA - DEA 分析。

将这两项互补的技术相结合，可以对热固性材料的固化行为进行全面的表征。

NETZSCH DEA 遵从ASTM E 2038，ASTM E 2039 等相关国际标准。

碳纤维复合材料的成型工艺及应用威海光威复合材料股份有限公 264202威海光威复合材料股份有限公司 264202摘要：复合材料的轻量化研究已成为现代设计制造领域的主流。

随着社会对节能减排的要求越来越高，轻质材料将广泛应用于各个领域。

简要介绍了几种具有代表性的碳纤维及其成型工艺，并结合轻量化的特点分析了碳纤维复合材料的应用前景。

关键词：碳纤维复合材料;轻量化;成型工艺;应用1概述在当今的设计和生产中，复合材料的轻量化是一个重要的发展趋势。

随着节能减排需求的不断增加，轻质材料将广泛应用于各个行业，成为未来发展的主要方向。

综述了碳纤维及其复合材料的性能、应用和发展，总结了国内外具有代表性的碳纤维制品的主要成型技术，并从材料应用的角度展望了其发展趋势。

2碳纤维复合材料成型工艺2.1 PCM成型工艺PCM工艺是将CFRP半成品放入模具中，采用扫描喷射成型工艺。

PCM成型过程首先需要对模具进行设计，然后通过三维计算机处理得到模具的三维模型，然后将数据转换成分层剖面数据，生成控制信息。

然后，使用PCM快速成型机控制树脂喷嘴，将树脂均匀地喷到芯砂表面。

一层完成后，对其进行预热，以加速模型的固化。

PCM成型工艺不仅可以大大缩短成型时间，提高生产效率，节约生产成本，提高产品稳定性，而且尺寸精度高，表面光洁度好，易于一次成型复杂结构件。

同时，由于纤维具有良好的取向性，产品具有较高的强度和刚度。

目前，PCM成型工艺已成为汽车CFRP的重要组成部分[2]。

2.2ＲTM成型工艺RTM工艺是在一定压力下填充低粘度树脂，然后在封闭模具中低压固化，得到结构复杂的复合材料。

RTM成型工艺流程首先根据不同需要设计碳纤维的布局，将碳纤维铺入模具闭合，然后注入树脂进行渗透，固化后打开模具取出成品。

与传统的成型工艺相比，RTM工艺简单，易于控制，生产效率高，模具成本低；产品表面平整光滑，形状精度高。

目前，RTM工艺以其优异的性能在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛的应用。

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复合材料成型工艺树脂基复合材料成型工艺介绍（1）：模压成型工艺模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。

它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。

模压成型工艺的主要优点：①生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；②产品尺寸精度高，重复性好；③表面光洁，无需二次修饰；④能一次成型结构复杂的制品；⑤因为批量生产，价格相对低廉。

模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大，加上受压机限制，最适合于批量生产中小型复合材料制品。

随着金属加工技术、压机制造水平及合成树脂工艺性能的不断改进和发展，压机吨位和台面尺寸不断增大，模压料的成型温度和压力也相对降低，使得模压成型制品的尺寸逐步向大型化发展，目前已能生产大型汽车部件、浴盆、整体卫生间组件等。

模压成型工艺按增强材料物态和模压料品种可分为如下几种：①纤维料模压法是将经预混或预浸的纤维状模压料，投入到金属模具内，在一定的温度和压力下成型复合材料制品的方法。

该方法简便易行，用途广泛。

根据具体操作上的不同，有预混料模压和预浸料模压法。

②碎布料模压法将浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，如麻布、有机纤维布、石棉布或棉布等的边角料切成碎块，然后在金属模具中加温加压成型复合材料制品。

③织物模压法将预先织成所需形状的两维或三维织物浸渍树脂胶液，然后放入金属模具中加热加压成型为复合材料制品。

④层压模压法将预浸过树脂胶液的玻璃纤维布或其它织物，裁剪成所需的形状，然后在金属模具中经加温或加压成型复合材料制品。

⑤缠绕模压法将预浸过树脂胶液的连续纤维或布（带），通过专用缠绕机提供一定的张力和温度，缠在芯模上，再放入模具中进行加温加压成型复合材料制品。

⑥片状塑料（SMC）模压法将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料，然后将多层片材叠合后放入金属模具中加热加压成型制品。

⑦预成型坯料模压法先将短切纤维制成品形状和尺寸相似的预成型坯料，将其放入金属模具中，然后向模具中注入配制好的粘结剂（树脂混合物），在一定的温度和压力下成型。

飞机复合材料的加工工艺及应用摘要：复合材料正是在这一背景下逐渐普及并应用到飞机上，复合材料几乎在飞机的每一个结构中都有体现，目前世界上已经研制和正在研制的大型客机的复合材料用量有大幅增高的趋势，其中B787 飞机中复合材料的应用率已经达到了50%，空客A350 复合材料的用量达到了52%。

先进并成熟的复合材料制造工艺是飞机复合材料结构可靠性的重要保证，对确保飞机飞行安全极其重要。

关键词：飞机；复合材料；加工工艺；应用复合材料的传统制造技术是制作出复合材料的用样板，以这个样板为依据，制作出需求的尺寸，然后浸料，再由工人定位铺放、制袋，进入压罐设备中固化，这种加工方法需要的人工比较多，严重影响加工效率。

复合材料在飞机零件中应用很广，已经成为飞机结构件材料主导材料之一，而复合材料的制造与加工技术还没有公开，有些高端技术还存在保密性，研究复合材料与其制造技术，分析了飞机壁板工艺要求与工艺设计以及壁板制造工艺与性能分析，掌握复合材料在飞机壁板零件上的应用。

复合材料具有许多优异特性，可比常规金属结构减重25%~30%，并可以明显改善飞机气动弹性特性，提高飞行性能。

但是由于成本高昂，极大地限制了复合材料构件的应用与发展。

一、飞机复合材料特性随着时代的发展，复合材料越来越多地应用在飞机结构件中。

复合材料的出现不仅弥补了单一材料的某些弱点，并且可以获得单一材料所不具备且更优越的特性。

复合材料具有比刚度和比强度高、抗疲劳能力和阻尼性强以及结构与材料的可设计性强、易于整体成型等特点。

现代飞机通常有长寿命、轻结构、高可靠性的要求，因此对复合材料的性能要求也越来越高，其特性如下：1、高比强度和比刚度。

比强度和比刚度是衡量飞机材料承载能力的重要指标，数值越大，说明这种材料的重量越轻，并且相对强度和刚度越大。

相同的拉伸强度情况下，先进复合的材料的密度不到钛合金的1/3，将复合材料应用在飞机上，会间接地减轻飞机质量，提高航程，降低运营成本。

热塑性复合材料增材制造工艺与装备研究进展谢 为*（中国航空制造技术研究院，北京 100024）摘要：热塑性复合材料具有较高的韧性与损伤容限以及良好的抗冲击性能。

采用增材制造技术成形热塑性复合材料可实现高性能复杂构件的无模具精确成形，在航空航天等领域具有广阔的应用前景。

本文介绍短切纤维增强与连续纤维增强热塑性复合材料增材制造技术的研究进展，比较不同树脂/纤维材料的成形工艺与力学性能，含有10%短切碳纤维的增材制造PEEK材料的拉伸强度达到109 MPa，模量为7.4 GPa，相比纯PEEK材料提升了85%。

对于连续碳纤维增强ABS复合材料，当纤维含量为10%左右时，拉伸强度达到147 MPa，模量为4.185 GPa，分别是纯ABS材料的5倍与2倍。

根据不同的工艺与材料体系，国内外开发的先进热塑性复合材料增材制造设备向大型化、集成化发展。

最后，从材料、设备、工艺、应用的角度对连续/短切纤维增强热塑性复材增材制造的发展趋势进行展望与建议。

关键词：热塑性复合材料；增材制造；连续纤维；短切纤维；原位固结doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000174中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)03-0001-11Research progress of additive manufacturing process and equipment forthermoplastic compositesXIE Wei*（AVIC Manufacturing Technology Institute, Beijing 100024, China）Abstract: Thermoplastic composites exhibit high toughness and damage tolerance, as well as good impact resistance. Additive manufacturing offers an effective way for making high-performance complex thermoplastic composite components without molds, which has a broad application prospect in aerospace and other fields. This article introduces the research progress of additive manufacturing process of short-cut fibers/continuous fibers reinforced thermoplastic composites. The processes and mechanical properties of different resins and fibers are compared. For the additive manufactured PEEK reinforced with 10%(volume fraction, the same below) of shortcut carbon fibers, the tensile strength and modulus can reach 109 MPa and 7.4 GPa, respectively, which is 85% higher than the pure PEEK. For the additive manufactured ABS reinforced with 10% continuous carbon fibers, the tensile strength and modulus can reach 147 MPa and 4.185 GPa, respectively, which is 5 times and 2 times of pure ABS. According to different processing routes and material systems, the equipment for fabricating advanced thermoplastic composites becomes larger and more integrated. Finally, from the material, equipment, process and application perspectives, the challenges and opportunities of thermoplastic composites by additive manufacture are identified.Key words: thermoplastic composites；additive manufacturing；continuous fibers；short-cut fibers；in-situ consolidation在航空结构设计领域，复合材料以其特有的高比强度、高比刚度、轻质高效等特性，与钛合金、铝合金、钢一起成为现代飞机设计的四大结构材料[1]。