先进树脂基复合材料的成型方法按照纤维形态分为短切纤维增强树脂成型、连续纤维增强树脂成型和纤维制品增强树脂成型。早期先进树脂基复合材料成型方法主要为手糊成型和热压罐成型,后来发展为拉挤成型、模压成型、缠绕成型、RTM成型和自动铺放成型等,成型工艺逐渐趋于数字化、自动化和高效化。
增强热塑性复合材料与纤维增强热固性复合材料相比,成型难度主要在于热塑性树脂的粘度大。纤维增强热塑性复合材料成型技术,主要包括热压罐成型工艺、拉挤成型工艺、模压成型工艺、缠绕成型工艺、树脂基传递模塑成型工艺和自动铺放成型工艺等。
(1)热压罐成型工艺。
将毛坏结构用真空袋密封在模具上之后放入热压罐中,然后利用热压罐中的高温压缩空气对毛坏进行加热加压、固化成型。热压罐成型的工艺流程主要包括预浸料制备、裁剪、铺贴和固化。热压罐成型工艺的优点是工艺操作和设备简单,稳定性高,适用范围广,主要用于成型构件:缺点是人工成本大,生产效率低,劳动强度高,消耗资源多。
(2)拉挤成型工艺。
先将树脂和添加剂等混合后放入料槽中,然后增强材料经过料槽时将其粘附带出,最后将增强材料和混合物一起在加热模具中固化成型。该工艺可以实现自动化控制,生产效率高,成型稳定,适用于生产各种型材。而且拉挤成型制品的拉伸强度和弯曲强度由于该成型工艺单向拉伸的特点,相较于其他成型工艺下的制品更高。这种现象是因为单向的材料拉挤导致纤维取向。
(3)模压成型工艺。主要材料为预浸料,主要流程是在金属模具中完成的,在成型过程中需要施加一定的温度和压力,然后一定时间后成型。该工艺的优点主要是成型稳定,重复性好,精度高,生产效率高,用来制备结构复杂的制件,可实现工业化、自动化和数字化生产控制,并且可以防止成型过程中分子取向;缺点是生产成本高,模具制备复杂,受模具影响只适用于生产中小型。
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