复合材料成型设备

1、复合材料成型设备目录一、复合材料是什么 (2二、复合材料主要成型工艺 (2三、复合材料的发展现状 (4四、复合材料的应用领域 (5五、复合材料成型设备 (7一、复合材料是什么复合材料,是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细

2、粒等。二、复合材料主要成型工艺1、手糊成型手糊成型工艺是复合材料最早的一种成型方法,也是一种最简单的方法, 也是一种最简单的方法,其具体工艺过程如下:首先,在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物,再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物,用刷子、压辊或刮刀压挤织物,使其均匀浸胶并排除气泡后,再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物,反复上述过程直至达到所需厚度为止。然后,在一定压力作用下加热固化成型(热压成型或者利用树脂体系固化时放出的热量固化成型(冷压成型,最后脱模得到复合材料制品。为了得到良好的脱模效果和理想的制品,同时使用几种脱模剂,可以发挥多种脱模剂的综合性能。优点:不受产品尺寸和形状限制,适宜

3、尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产;设备简单、投资少、设备折旧费低;工艺简单;易于满足产品设计要求,可以在产品不同部位任意增补增强材料;制品树脂含量较高,耐腐蚀性好。缺点:生产效率低,劳动强度大,劳动卫生条件差;产品质量不易控制,性能稳定性不高;产品力学性能较低。2、模压成型工艺模压成型工艺是一种古老的技术,早在20世纪初就出现了酚醛塑料模压成型。模压成型是一种对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材料成型方法。模压成型工艺过程将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中,闭模后加热使其熔化,并在压力作用下充满模腔,形成与模腔相同形状的模制品;再经加热使树脂进一步发生交联反

4、应而固化,或者冷却使热塑性树脂硬化,脱模后得到复合材料制品。优点:模压成型工艺有较高的生产效率,制品尺寸准确,表面光洁;多数结构复杂的制品可一次成型,无需二次加工;制品外观及尺寸的重复性好;容易实现机械化和自动化等。缺点:模具设计制造复杂,压机及模具投资高;制品尺寸受设备限制,一般只适合制造批量大的中、小型制品。模压成型工艺已成为复合材料的重要成型方法,在各种成型工艺中所占比例仅次于手糊/喷射和连续成型,居第三位。3、层压成型工艺层压成型工艺,是把一定层数的浸胶布(纸 叠在一起,送入多层液压机,在一定的温度和压力下压制成板材的工艺。层压成型工艺属于干法压力成型范畴,是复合材料的一种主要成型工艺

5、。层压成型工艺生产的制品包括各种绝缘材料板、人造木板、塑料贴面板、覆铜箔层压板等。优点:制品表面光洁、质量较好且稳定以及生产效率较高。缺点:只能生产板材,且产品的尺寸大小受设备的限制。4、喷射成型工艺喷射成型工艺将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚酯树脂从喷枪两侧(或在喷枪内混合喷出,同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出,与树脂一起均匀沉积到模具上。当不饱和聚酯树脂与玻璃纤维无捻粗纱混合沉积到一定厚度时,用手辊滚压,使纤维浸透树脂、压实并除去气泡,最后固化成制品。喷射成型对所用原材料有一定要求,例如树脂体系的粘度应适中,容易喷射雾化、脱除气泡和浸润纤维以及不带静电等。最常用的树脂是

6、在室温或稍高温度下即可固化的不饱和聚酯等。喷射法使用的模具与手糊法类似,而生产效率可提高数倍,劳动强度降低,能够制作大尺寸制品。用喷射成型方法虽然可以制成复杂形状的制品,但其厚度和纤维含量都较难精确控制,树脂含量一般在60%以上,孔隙率较高,制品强度较低,施工现场污染和浪费较大。利用喷射法可以制作大蓬车车身、船体、广告模型、舞台道具、贮藏箱、建筑构件、机器外罩、容器、安全帽等。三、复合材料的发展现状2015 年全球复合材料行业总产值约为780 亿美元,2016 年达到820 亿美元,预计到2021 年将达到1,030 亿美元。与此同时,2015 年全球复合材料总产量1,040 万吨,2016

7、年达到1,080 万吨,预计到2021 年将达到1,290万吨,年均增长4%左右。2015 年复合材料原料市场总规模将达277 亿美元,未来六年将保持5.1%的增速,截止到2021 年将达到373 亿美元;2015 年复合材料制品市场总规模将达到783 亿美元,未来六年将保持5.4%的增速,截止到2021 年将达到1,074 亿美元。近年来受全球经济危机及世界各国经济发展进程不同的影响,全球复合材料市场结构正在逐步发生变化,美、日、欧等发达国家和地区复合材料市场相对饱和,增速较为缓慢,而亚太地区长期以来人均复合材料消费水平相对较低,市场潜力巨大,因此近年来保持稳定增长。截至到2016 年,全球

8、复合材料市场价值总规模约为810 亿美元,产量规模约为1,139 万吨,具体市场规模变化情况如下: 四、复合材料的应用领域1、航空航天领域纤维增强复合材料在飞机上的应用最早可以追溯到30年前,美国海军F-14和空军F-15战斗机尾翼部分采用硼纤维环氧树脂材料。在这之后,人们发现了碳纤维复合材料的优异性能,开始逐渐应用在军队及运输机上。山东中航泰达复合材料股份有限公司 碳纤维复合材料首次被应用在飞机上，主要是一些二级结构，包括整流 罩、控制仪表盘和小的机舱门。但随着工艺技术的进步，碳纤维复合材料也逐 渐被用于机翼、机身等其它部分。 航天工业之所以选择使用碳纤维复合材料，不仅是因为这种材料能够减轻

9、 机身重量，同时其具备耐腐蚀、抗疲劳等优良特性。但是与传统金属材料相 比，碳纤维复合材料由于成本过高仍然未被广泛应用。 2、汽车工业 碳纤维复合材料的材料性能及发展趋势顺应了汽车工业轻量化的发展需 求，特别是随着新能源汽车的发展，碳纤维复合材料在汽车上将得到越来越广 泛的应用。 鉴于碳纤维复合材料具备的优异性能，目前已经逐渐开始被应用到国外汽 车内外饰、底盘以及电器元件当中。 未来，碳纤维复合材料以及热塑性复合材料等在汽车工业上的应用将替代 传统的金属零部件。 3、海洋船舶 上世纪 40 年代，美国海军首次将碳纤维复合材料用于船舶建造。得益于它 在海水环境中表现出的优异性能，在海洋船舶中的应用

10、非常广泛。 复合材料优异舒适性的设计理念和无缝船体的优势进一步推动了各种复合 材料船舶的开发。 近年来，碳纤维复合材料在船只上的使用不断增加，主要包括船壳、地 板、甲板、舱壁，以及管道系统、油箱等上层建筑。 碳纤维复合材料的应用不仅降低了制造和维修成本，改善外观，还可以减 轻吨位，提高安全性。 4、风力发电 在风力发电领域，复合材料是制造风力发电叶片及其它重要结构部件的主 要材料，叶片 90%以上重量由复合材料组成，能够满足开发大型化、轻量化、 高性能、低成本的发电叶片的要求。 随着大丝束碳纤维的广泛应用，碳纤维价格的不断降低，碳纤维在大型叶 片中的应用已成为一种趋势。 未来风力发电叶片制造中

11、，碳纤维代替部分玻璃纤维应用于叶片、且用量 逐步增加是高性能碳纤维复合材料发展的必然结果。 5、体育用品 山东中航泰达复合材料股份有限公司 目前，碳纤维增强复合材料在体育器材领域已形成了较大的市场。 随着体育运动对运动器材越来越苛刻的要求，将碳纤维增强复合材料运用 到体育用品中来是 21 世纪体育器材的一大趋势。 五、复合材料成型设备 热压罐可用于金属/非金属胶接构件和树脂基高强度玻璃纤维、碳纤维、硼 纤维、芳纶纤维和环氧树脂复合材料热压固化成型关键设备，该设备可在对复 合材料产品抽真空的情况下是吸纳加温，加压固化成型、热压罐针对不同的市 场和不同的产品设计不同的型号和要求的热压罐，主要有科研试验型热压罐， 民用生产型热压罐，军工生产型热压罐。热压罐的工作原理是热压罐高温固化 过程中温度、压力、时间、真空等工作程序采用西门子 PLC 电脑自动控制。是 我公司成功研制的一种新型节能、高效环保的加热固化设备。设备不需人工操 作，在自动运行时达到了很好的工作效