复合材料成型工艺的发展论文_董航

复合材料成型工艺的发展论文_董航

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摘要:复合材料一般是由多种成分的材料组合而成,这样做,可以将多种材料不同的功能进行性组合,优化材料的使用功能。各种材料既能保持住个体的独立性,又能相互补充、扬长避短,一举两得。复合材料的成型方法现已有几十种,虽然它比传统的材料有技术上的优点,但也正由于这些复杂的技术,使得复合材料的成本过高,其生产有很大的技术困难。所以我们就需要改进复合材料的成型工艺方法。

关键词:复合材料;成型工艺;发展

1复合材料的概念及其特点

1.1复合材料的概念

ISO对复合材料做出了以下阐释:复合材料是由以上两种包括两种以上的物理化学材料物质,包含两种类型的材料。一种为基体材料,一种为增强体材料。其中基体材料是玻璃纤维材料或者非玻璃纤维材料,而增强体材料最为常见的是碳纤维、石棉纤维和玻璃纤维这三种。

1.2复合材料的特点

复合材料会根据材料的不用组成而造成性能上的差异,但其也有一些共性的特点,如:复合材料的配比都是需要人工完成的;复合材料可以将各种普通材料的性能进行重组,可以使其具有多种优良性能;可以根据需要制作成各式各样的形状的产品,也避免了多次的复杂工序;可以有针对性的对材料根据需要对材料进行设计和加工等等。

2玻璃纤维复合材料的概述

玻璃纤维复合材料具有以下几点优点。①可设计性,玻璃纤维复合材料成型的工艺种类较多,能够根据产品的额要求,进行不同结构和性能的设计。一般来说,普通的纤维,例如玻璃纤维,在强度和弹性的模量上高于复合材料的强度和弹性的模量几十倍,因此,可以通过改变纤维的质量的分数和分布情况,充分的发挥材料的作用,能够是产品满足多方位受力的问题,并且在制作中能够兼顾产品的刚性、塑性、韧性等。②化学防腐性和耐候性,玻璃纤维复合材料制品的表面电阻为1*1016-1*1022,在电解质溶液中不会与离子溶出,所以对大气、水、酸(一般浓度)、碱(一般浓度)、盐(一般浓度)的介质有着良好的化学稳定性。尤其是能够良好的适应非氧化性强酸和广泛的pH值的介质环境。并且在玻璃纤维复合材料中增加相关的辅助材料,也能够提升材料的耐老化、耐候的性能。③质量轻、力学性能优越,力学性能是材料的最基本的性能。复合材料具有强度较高、抗疲劳能力较强、比模量大、抗震性突出等特点。④电性能优越,玻璃纤维复合材料具有较好的绝缘性,并且不反射电磁波,并且在很宽的频段内都能够具有透微波性能。⑤热性能较好,玻璃纤维复合材料的热导率为0.03-0.05W/(m•k)这就导致在一定的温度下,它具有较高的稳定性,但是这也侧面的反应出了玻璃纤维复合材料的耐热性较差。

3玻璃纤维复合材料成型工艺

3.1接触低压成型工艺

1932年在美国,人们发现玻璃纤维复合材料。早期通过简单的手糊的方式将其制作并应用在军用飞机雷达罩。随着对技术的不断熟练和掌握,能够利用这样的方式,制作飞机的机身和机翼。这样的材料应用开始逐渐受到军事领域和工程领域的重视,并且在二战后期逐渐的拓展到民用领域。这样的手糊的工艺也比称之为接触成型工艺,就是手工的将纤维织物和数值交替的铺在模具上,粘黏后固化成型。接触低压成型工艺就是在这样技术的基础上,通过改良形成的新的工艺手段。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过在模具上设计出形状,用常温或者加热固化,在脱模后进行辅助加工。

3.2模压成型的工艺

模压成型工艺是在玻璃纤维复合材料生产中一项既古老又能够随着时代的发展不断展现出新生命的一种成型方式。主要就是通过将一定的材料加入玻璃纤维模具中,通过加热、加压的方式,使材料固化成型。这种工艺的优势就在与能够实现集中化、大规模的生产,有利于专业化和自动化生产。并且在模具内部进行施压,能够保障产品表面的光滑,表面出现分子取向的问题,能够在一定程度上保障其性能。

3.3缠绕成型工艺

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,并成为玻璃纤维复合材料重要施工工艺之一。缠绕成型工艺主要就是通过将浸水的玻璃纤维复合材料按照一定的规律,缠绕在芯模中。然后通过固化脱模,最终获得制品。缠绕成型工艺的优点有:①能够根据产品的受力情况,进行缠绕规律的设计,保障纤维强度得到充分发挥。②比强度较高,纤维缠绕制品的压力与等体积的钢制容器来比,重量能够减轻近50%左右。③生产效率较高,通过采用机械化生产和自动化生产的方式,能够减少人工的参与。④成本较低,在生产中恶意选择多种材料复合,能够降低材料成本。⑤可靠性较高,由于实现了机械化生产的方式,能够在一定程度上降低保障产品质量的精准性。但是这样的工艺也具有一定的缺点:①适应性较小,只能针对外形结构能够缠绕的产品。一般外观较为复杂的产品都不能采用这样的方式进行生产。②投资较高,该工艺需要有缠绕机、芯模、加热炉、技术娴熟的工人等,因此,在施工方面投资较大,只有进行大规模生产的时候,才能保障经济效益。

3.4拉挤成型工艺

玻璃纤维复合材料拉挤成型的工艺研究主要起源于20实际的50年代,直到70年代,拉挤技术才有了重大的突破。这种工艺主要就是利用已经湿润的纤维,在牵引力的作用下,在模具中成型,并且在炉中固化,生长出长度不受限制的符合材料。

3.5RTM成型工艺

RTM成型工艺是随着新技术的应用发展而新兴的一种工艺生产方式,其中RTM就是指玻璃纤维复合材料传递模塑,通过将材料注入到闭合的模具中,通过浸润的材料并固化。这种工艺能够有效的满足近些年对于制品的多样性、高质量、中批量的要求。其主要特点表现在:①表面光滑,无需进行再加工。②能够制造出表面品质较高的,精密度较高的制品。③通过计算机技术设备的使用,能够有效的提升对模具和产品的设计。④成型效率较高,能够适应中等规模的生产。⑤由于模具的闭合,在工作中挥发物质较少,有利于工人的身体健康。随着对RTM成型工艺中的不足之处的研究,近些年来,通过真空技术,能够有效的对模具进行真空试压,有效的降低了制品的缺陷问题。

结论

复合材料在我国社会被得到了广泛运用,我国虽然起步较晚,但是在不懈努力之下也达到了很大的发展,对我国的航天技术、工业发展起到了至关重要的作用。相信,随着我国科技的不断发展,复合材料的成型工艺技术也会得到进一步的飞跃。

参考文献:

[1]李彩林,文友谊,窦作勇等.复合材料成型工艺仿真技术[J].宇航材料工艺,2017,41(3):27-30.

[2]王静,王文一,纪秀杰等.浅谈如何提高复合材料成型工艺实验的教学效果[J].科学时代,2017,(9):463-464.

论文作者:董航

论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期

论文发表时间:2019/4/2

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