1、精選優質文檔-傾情為你奉上先進復合材料主要生產工藝介紹先進復合材料，具有輕質、高強、高模量、良好的抗疲勞性、耐腐蝕性、可設計性突出、成型工藝性好和成本低等特點，是理想的航空航天及工業結構材料，在航空產品上得到了廣泛應用，已成為新一代飛機機體的主體結構材料。復合材料先進技術的成熟使其性能最優和低成本成為可能，從而大大推動了復合材料在飛機上的應用。一些大的飛機制造商在飛機設計制造中，正逐步減少傳統金屬加工的比例，優先發展復合材料制造。本文著重介紹復合材料制造過程中所涉及到的主要工藝。 復合材料的性能在纖維與樹脂體系確定后，主要取決于成型固化工藝。所謂成型固化工藝包括兩方面內容，一是成型，這就是將預

2、浸料根據產品的要求，鋪制成一定的形狀，一般就是產品的形狀。二是進行固化，這就是使已經鋪制成一定形狀的疊層預浸料，在溫度、時間和壓力等因素下使形狀固定下來，并能達到預計的使用性能要求。 復合材料及其制件的成型方法，是根據產品的外形、結構與使用要求，結合材料的工藝性來確定的。目前，已在生產中采用的成型方法有：1、 手糊成型-濕法鋪層成型 2 、真空袋壓法成型3、 壓力袋成型 4、樹脂注射和樹脂傳遞成型5、噴射成型 6、真空輔助樹脂注射成型7、夾層結構成型 8、模壓成型9、注射成型 10、擠出成型11、纖維纏繞成形 12、拉擠成型13、連續板材成型 14、層壓或卷制成型15熱塑性片狀模塑料熱沖壓成型

3、 16離心澆注成型本文主要介紹幾種常用的工藝方法1、手糊成型 手糊成型是聚合物基復合材料制造中最早采用和最簡單的方法。其工藝過程是先在模具上涂刷含有固化劑的樹脂混合物，再在其上貼一層按要求剪裁好的纖維織物，用刷子擠壓織物，使其均勻浸膠并排出氣泡后，再涂刷樹脂混合物和鋪貼第二層纖維織物，反復上述過程直至達到所需厚度。然后在一定壓力和溫度下加熱固化成型，或者利用樹脂體系固化時放出的熱量固化成型，最后脫模得到復合材料制品。手工鋪貼方法的優點是可使蒙皮厚度有大的變化，進行局部加強，嵌入接頭用的金屬加強片，形成加強筋和蜂窩夾芯區等。 手工鋪層的缺點是生產效率低、成本高，不適應大批量生產和大型復雜復合材料

4、制件的生產要求。目前，手工鋪層使用了許多專用設備來控制和保證鋪層的質量，如復合材料預浸料自動剪裁下料系統和鋪層激光定位系統等，即采用專門的數控切割設備來進行預浸料和輔助材料的平面切割，從而將依賴于樣板的制造過程轉變為可根據復合材料設計軟件產生的數據文件進行全面運作的制造過程。 2、擠出成型擠出成型又稱為擠塑，在加工中利用液壓機壓力在模具本身的擠出稱壓出。是指物料通過擠出機料筒和螺桿間的作用，邊受熱融化，邊被螺桿向前推送，連續通過機頭而制成各種截面制品或半制品的一種加工方法。 擠出成型技術采用有隔離襯紙的單向預浸帶，其裁剪、定位、鋪疊、輥壓均采用數控技術自動完成，由自動鋪帶機實現。多軸龍門式機械

5、臂完成鋪帶位置的自動控制，鋪帶頭上裝有預浸帶輸送和切割系統，根據待鋪放工件邊界輪廓自動完成預浸帶的鋪放和特定形狀位置的切割。預浸帶在加熱狀態時，在壓輥的壓力作用下鋪疊到模具表面。 隨著自動鋪帶設備、編程、計算機軟件、鋪帶技術以及材料的進一步發展，自動鋪帶的效率變得更高，性能更可靠，操作性更友好。與手工相比，先進鋪帶技術可降低制造成本的30%50，可成型超大尺寸和形狀復雜的復合材料制件，而且質量穩定，縮短了鋪層及裝配時間，工件近凈成型，切削加工及原材料耗費減少。目前，最先進的第五代鋪帶機是帶有雙超聲切割刀和縫隙光學探測器的十軸鋪帶機，鋪帶寬度最大可達到300mm，生產效率可達到手工鋪疊的數十倍。

6、 3、熱壓法固化成型。 熱壓罐固化成型是航空航天復合材料結構件傳統的制造工藝，它有產品重復性好、纖維體積含量高、孔隙率低或無孔隙、力學性能可靠等優點。熱壓罐固化的缺點主要是耗能高以及運行成本高等。而目前大型復合材料構件必需在大型或超大型熱壓罐內固化，以保證制件的內部質量，因此熱壓罐的三維尺寸也在不斷加大，以適應大尺寸復合材料制件的加工要求。目前，熱壓罐都采用先進的加熱控溫系統和計算機控制系統，能夠有效地保證在罐內工作區域的溫度分布均勻，保證復合材料制件的內部質量和批次穩定性，如準確的樹脂含量、低或無空隙率和無內部其他缺陷。這也是熱壓罐一直沿用至今的主要原因。 4、RTM成型。 RTM成型已是十

7、分普及的工藝，它是以樹脂轉移成型為主體，包括各種派生的RTM技術，大約有2530種之多，其中，RTM、真空輔助RTM（VARTM）、真空輔助樹脂注射成型（VARI）、樹脂膜熔浸成型（RFI）和樹脂浸漬成形（SCRIMP）被稱為RTM的5大主要成型工藝，也是目前應用最多的RTM工藝。 RTM的優點是成品的損傷容限高，可成型精度高、孔隙率小的復雜構件及大型整體件。RTM成型的關鍵是，要有適當的增強預形件以及適當黏度的樹脂或樹脂膜。RTM要求樹脂在注射溫度下的黏度值低，第一代環氧樹脂的粘度要求在500cps（0.5Pas）以下，以前對于較大尺寸的構件要求樹脂黏度低于250cps（0.25Pas），R

8、TM工藝的主要設備是各種樹脂注射機和整體密閉型模具。 隨著新型增強材料結構的不斷創新，編織技術和預成形體技術與RTM技術相結合，形成了新的工藝發展和應用方向。如采用三維編織技術將增強材料預制成3D結構，然后再與RTM工藝復合，也可將纖維織物通過縫紉或粘結的方法，直接預制成制件形狀，再采用RTM工藝成型復合材料。 5、模壓成型模壓成型是一種對熱固性樹脂和熱塑性樹脂都實用的纖維復合材料成型方法。將定量的模塑料或顆粒狀樹脂與短纖維的混合物放入敞開的金屬對模中，閉模后加熱使其融化，并在壓力作用下充滿模腔，形成與模具形狀一樣的制品，再經加熱使樹脂進一步發生交聯反應而固化，或者冷卻使熱塑性樹脂硬化，脫模后

9、得到復合材料制品。 主要優點：生產效率高，便于實現專業化和自動化生產；產品尺寸精度高，重復性好；表面光潔，無需二次修飾；能一次成型結構復雜的制品；因為批量生產，價格相對低廉。 模壓成型的不足之處在于模具制造復雜，投資較大，加上受壓機限制，最適合于批量生產中小型復合材料制品。隨著金屬加工技術、壓機制造水平及合成樹脂工藝性能的不斷改進和發展，壓機噸位和臺面尺寸不斷增大，模壓料的成型溫度和壓力也相對降低，使得模壓成型制品的尺寸逐步向大型化發展，目前已能生產大型汽車部件、浴盆、整體衛生間組件等。6、復合材料數字化設計制造一體化。 復合材料零件成型獨特的工藝特點決定了它在設計制造方面與金屬零件有很大差異

10、，而且更加復雜。 復合材料構件數字化設計制造以復合材料設計/制造平臺和附和材料數字化制造設備為軟硬件基礎。改變了傳統復合材料的設計/制造方式，采用數字量形式對產品進行全面描述和數據傳遞，實現了設計與制造之間的無縫集成。 復合材料設計軟件與現有CAD系統的集成為設計/制造復合材料構件提供了有力平臺。包括初步設計、工程詳細設計、制造詳細設計和制造輸出4個階段。 復合材料構件數字化制造過程包括預浸料下料、鋪層鋪放、固化等工序，目前復合材料構件數字化制造主要體現在預浸料自動下料、激光鋪層定位和纖維自動鋪放等方面。 復合材料構件數字化設計制造使實施并行工程成為可能，在設計早期階段解決制造問題，大大減少了車間修改和重復工作。設計和制造數據的無縫集成縮短了制造時間，減少了人工編程帶來的誤差，提高了構件質量。 結束語 綜上所述，隨著復合材料用量的遞增，使復合材料制造業迅速成為飛機制造業的主要組成部分。今后飛機50%以上的結構件將由金屬轉為復合材料，復合材料制造將成為飛機制造的基本手段。復合材料制造工藝和專用設備