复合材料的成型加工工艺

『壹』 复合材料的机械加工特点有什么简单介绍

一、玻璃纤维复合材料
玻璃钢是玻璃纤维增强热固性树脂基复合材料的俗称，属难切削材料。玻璃钢有酚醛树脂基、环氧树脂基、不饱和聚酯树脂基等。玻璃纤维填料的主要成分是SiO2，坚硬耐磨，强度高，耐热，比木粉作填料的塑料可切性差。
树脂基体不同，可切削性也不相同。环氧树脂基比酚醛树脂基难切削。试验证明，切削玻璃钢的刀具材料以高速钢磨损最严重，P类及M类硬质合金磨损也大，以K类磨损最小。K类中又以含钴量最少的K10最耐磨损，而用金刚石或立方氮化硼刀具切削加工玻璃钢，可大大提高生产效率。选择刀具几何参数时，对玻璃纤维含量高的玻璃钢板材、模压材料和缠绕材料，使r0=20~25°；对纤维缠绕材料，使r0＝20~30°。
由于玻璃钢回弹性较大，后角要选大值，使a0＝8~14°；副偏角小些，可降低表面粗糙度，精车时为6~8°。加工易脱层、起毛的卷管和纤维缠绕玻璃钢，应采用6~15°刃倾角。切削时v＝40~100m/min，f＝0.1~0.5mm/r，aP＝0.5~3.5mm，精车时aP＝0.05~0.2mm。
二、热塑性树脂基复合材料
热塑性树脂基复合材料机械加工的基本加工特点是：
1)加工时加冷却剂，以避免过热，过热会使工件熔化；
2)采用高速切削；
3)切削刀具要有足够容量的排屑槽；
4)采用小的背吃刀量和小的进给量；
5)车刀应磨成一定的倾角，以尽量减少刀具切削力和推力；
6)热塑性复合材料钻孔应用麻花钻；
7)应采用碳化钨或金刚砂刀具，或用特殊的塑料用高速钢刀具；
8)工件必须适当支承(背部垫实)，以避免切削压力造成的分层；
9)精密机械加工时，要考虑塑性记忆和加工车间的室温；
10)刀头和刀具要锋利，钝刀具会增加工件上的切削力。
三、金属基复合材料
金属基复合材料(MMC)的最大特点是成型性能好，一次成型后已基本能满足使用要求。但是随着复合材料应用领域的扩大，特别是MMC在工业及宇航领域中的应用，对这种材料的加工和精加工日趋重要。例如美国制造的大型SiC/Al板材，需采用喷水切割并用标准钢连接件固定在金属基复合材料梁上，战术导弹上用的体积百分比为25%SiC颗粒增强2124铝基复合材料的挤压毛坯必须采用金刚石刀具加工后才能应用，这样就相应产生了水切割、钻孔、车削等二次加工工艺。
传统的切割、车削、铣削、磨削等工艺一般都可用于MMC，但是刀具磨损较严重，往往随着增强材料体积分数和尺寸的增大而加剧。且大颗粒或纤维抵抗脱落的能力较强，因而刀具所受应力较强。因此，对于一些单纤维增强的MMC，往往必须用有金刚石尖或镶嵌有金刚石的刀具。对于短纤维或粒子复合材料，有时也采用碳化钨或高速钢工具。增强体的强度对刀具的磨损也有影响。一般增强体的强度越高，切削加工就越困难。研究发现，碳化硅晶须增强的铝基复合材料要比其它铝基复合材料难加工。对于多数MMC，使用锐利的刀具，合适的切削速度，大量的冷却/润滑剂和较大的进刀量，可以得到很好的效果。一般来说，金刚石刀具要比硬质合金及陶瓷刀具好，可更适用于高速车削。反过来，如果使用碳化物刀具，若车削速度低，则刀具寿命长。线锯也可用来割MMC，但一般速度较慢，只能切直线。
由于复合材料与传统材料有着不同的特点，所以复合材料的切削加工与金属材料有着本质的区别，因此不能将从加工传统材料中获得的经验和知识直接应用于复合材料的加工，必须通过新途径对其加工性能进行研究。

『贰』 碳纤维复合材料成型方法及工艺

复合材料加工工艺是在同一基础上根据不同材料的特性及应用目的而不断衍生发展的。碳纤维复合材料在发挥质轻、强度大的基础上，也会根据应用对象的差异而采用不同的成型工艺，从而尽可能地发挥出碳纤维所具有的特殊性能。下面小编针对适用于碳纤维复合材料的成型工艺及其应用以及碳纤维复合材料的成型方法。希望能够给大家带来帮助。

一、碳纤维复合材料的成型方法

1、模压法。这种方法是将早已预浸树脂的的碳纤维材料放入金属模具中，加压后使多余的胶液溢出来，然后高温固化成型，脱膜后成品就出来了，这种方法最适合用来制作汽车零件。

22、手糊压层法。将浸过胶后的碳纤维片剪形叠层，或是以便铺层一边刷上树脂，再热压成型。这个方法可以随便选择纤维的方向、大小和厚度，被广泛使用。注意的是铺层后的形状要小于模具的形状，这样纤维在模具内受压时就不会挠曲。

33、真空袋热压法。在模具山叠层，并覆上耐热薄膜，利用柔软的口袋向叠层施加压力，并在热压灌中固化。

44、缠绕成型法。将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上，特别适用于制作圆柱体和空心器皿。

55、挤拉成型法。先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然后在炉子里固化成型。这种方法简单，适用于制备棒状、管状零件。

二、碳纤维复合材料成型工艺

1.手糊成型：

在模具工作面上涂敷脱模剂、胶衣，将剪裁好的碳纤维预浸布铺设到模具工作面上，刷涂或喷涂树脂体系胶液，达到需要的厚度后，成型固化、脱模。在制备技术高度发达的今天，手糊工艺仍以工艺简便、投资低廉、适用面广等优势在石油化工容器、贮槽、汽车壳体等许多领域广泛应用。其缺点是质地疏松、密度低，制品强度不高，而且主要依赖于人工，质量不稳定，生产效率很低。

2.喷射成型：

属于手糊工艺低压成型中的一类，使用短切纤维和树脂经过喷枪混合后，压缩空气喷洒在模具上，达到预定厚度后，再手工用橡胶锟按压，然后固化成型。为改进手糊成型而创造的一种半机械化成型工艺，在工作效率方面有一定程度的提高，用以制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层。

3.层压成型：

将逐层铺叠的预浸料放置于上下平板模之间加压加温固化，这种工艺可以直接继承木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流变性能，进行改进与完善。层压成型工艺主要用来生产各种规格、不同用途的复合材料板材。具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定等特点，但是设备一次性投资大。

4.缠绕成型：

将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模成为复合材料制品的工艺。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高比模量以及低密度的特点，可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。

5.拉挤成型：

将浸渍树脂胶液的连续碳纤维丝束、带或布等，在牵引力的作用下，通过挤压模具成型、固化，连续不断地生产长度不限的型材。拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺，其优点是生产过程可完全实现自动化控制，生产效率高。拉挤成型制品中纤维质量分数可高达80%，浸胶在张力下进行，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高，其制成品纵、横向强度可任意调整，可以满足制品的不同力学性能要求。该工艺适合于生产各种截面形状的型材，如工字型、角型、槽型、异型截面管材以及上述截面构成的组合截面型材。

6.液态成型：

将液态单体合成为高分子聚合物，再从聚合物固化反应为复合材料的过程改为直接在模具中同时一次完成，既减少了工艺过程中的能量消耗，又缩短了模塑周期(只需约2分钟便可完成一件制品)。但这种工艺的应用，必须以精确的管道输送和计量以及温度压力自动控制为基础，属于高分子材料和近代高新科学技术的交叉范畴，目前的应用还不是很广。

7.真空热压罐：

将单层预浸料按预定方向铺叠成的复合材料坯料放在热压罐内，在一定温度和压力下完成固化过程。热压罐是一种能承受和调控一定温度、压力范围的专用压力容器。坯料被铺放在附有脱模剂的模具表面，然后依次用多孔防粘布(膜)、吸胶毡、透气毡覆盖，并密封于真空袋内，再放入热压罐中。加温固化前先将袋抽真空，除去空气和挥发物，然后按不同树脂的固化制度升温、加压、固化。固化制度的制定与执行是保证热压罐成型制件质量的关键。该种成型工艺适用于制造飞机舱门、整流罩、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等产品。

8.真空导入：

简称VIP，在模具上铺“干”碳纤维复合材料，然后铺真空袋，并抽出体系中的真空，在模具腔中形成一个负压，利用真空产生的压力把不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维层中，让树脂浸润增强材料，最后充满整个模具，制品固化后，揭去真空袋材料，从模具上得到所需的制品。该工艺在1950年就出现了专利记录，但在近几年才得到发展。在真空环境下树脂浸润碳纤，制品中产生的气泡极少，制品的强度更高、质量更轻，产品质量比较稳定，而且降低了树脂的损耗，仅用一面模具就可以得到两面光滑平整的制品，能较好地控制产品厚度。一般应用于船艇工业中的方向舵、雷达屏蔽罩，风电能源中的叶片、机舱罩，汽车工业中的各类车顶、挡风板、车厢等。

总结：随着碳纤维复合材料应用的深入和发展，碳纤维复合材料的成型方式也在不断地以新的形式出现，但是碳纤维复合材料的诸种成型工艺并非按照更新淘汰的方式存在的，在实际应用中，往往是多种工艺并存，实现不同条件、不同情况下的最好效应。同时碳纤维重量比铝轻，强度却高于钢，又有耐腐蚀、耐高温、模量高等优点，被称为“新兴材料之王”。碳纤维的产品在很多领域都有应用。希望以上的这些知识能够帮到大家，祝大家生活愉快。

『叁』 复合材料的制备方法

羟基磷来灰石(HA)是骨组织自的主要无机成分，其生物相容性好，具有较高的生物活性，能够与骨组织形成化学键合，但其脆性和不易加工性也限制了其应用。聚己内酯(PCL)是一种具有良好的生物相容性和物理机械性能的可降解聚酯材料，但缺乏生物活性。而天然骨主要是由纳米HA和胶原质构成的，可看作在基体中含有纳米晶体的双相复合材料。因此，从仿生角度出发，模拟人体骨的结构，以有机高分子特别是可降解高分子材料为基体，以HA为增强相制备的复合材料可以综合二者的性能，扬长避短，优势互补，可望得到一种理想的骨修复材料。

『肆』 复合材料的常规机械加工方法

(一)
锯切
玻璃纤维增强热固性基体层压板，采用手锯或圆锯切割。
热塑性复合材料采用带锯和圆锯等常用工具时要加冷却剂。石墨／环氧复合材料最好用镶有硬质合金的刀具切割。锯切时控制锯子力度对保证锯面质量至关重要。虽然锯切温度也是一种要控制的因素，但一般影响不大，因锯切时碰到的最高温度一般不会超过环氧树脂的软化温度(182℃)。
金属基复合材料可用镶有金刚石的线锯锯切，不过其切割速度较慢，而且只能作直线锯切。采用金刚石砂轮对陶瓷基复合材料进行常规锯切，可有两种速度：一种是250r/min，另一种是4000r/min。这种锯切会使切割面的陶瓷基复合材料有相当大的损坏。不过在较高锯切速度时，损坏虽大，但断面较为均匀。
(二)
钻孔和仿形铣
在复合材料上钻孔或作仿形铣时，一般采用干法。大多数热固性复合材料层合板经钻孔和仿形铣后会产生收缩，因此精加工时要考虑一定的余量，即钻头或仿形铣刀尺寸要略大于孔径尺寸，并用碳化钨或金刚石钻头或仿形铣刀。钻孔时最好用垫板垫好，以免边缘分层和外层撕裂。另外钻头必须保持锋利，必须采用快速除去钻屑和使工件温升最小的工艺。
热塑性复合材料钻孔时，更要避免过热和钻屑的堆积，为此钻头应有特定螺旋角，有宽而光滑的退屑槽，钻头锥尖要用特殊材料制造。一般钻头刃磨后的螺旋角约为10-15°，后角为9－20°，钻头锥角为60－120°。采用的钻速不仅与被钻材料有关，而且还与钻孔大小和钻孔深度有关。一般手电钻转速为900r/min时效果最佳，而固定式风钻则在转速为2100r/min和进给量为1.3mm/s时效果最佳。
(三)
铣削、切割、车削和磨削
聚合物基复合材料用常规普通车床或台式车床就可方便地进行车削、镗削和切割。目前加工刀具常用高速钢、碳化钨和金刚石刀头。采用砂磨或磨削可加工出高精度的聚合物基复合材料零部件。最常用的是粒度为30-240的砂带或鼓式砂轮机。大多数市售商用磨料均可使用，但最好采用合成树脂粘接的碳化硅磨料。热塑性聚合物基复合材料用常规机械打磨时，要加冷却剂，以防磨料阻塞。磨削有两种机械可用，一种是湿法砂带磨床，另一种是干法或湿法研磨盘。使用碳化硅或氧化铝砂轮研磨时不要用流动冷却剂，以防工件变软。
复合材料层合板采用一般工艺就能在标准机床上铣削。黄铜铣刀、高速钢铣刀、碳化钨铣刀和金刚石铣刀均可使用。铣刀后角必须磨成7-12°，铣削刃要锋利。高速钢铣刀的铣削速度建议采用180-300
m/min，进刀量采用0.05-0.13
mm/r，采用风冷。
热塑性复合材料可以用金属加工车床和铣床加工。高速钢刀具只要保持锋利，就能有效使用。当然采用碳化钨或金刚石刀具效果更好。
金属基复合材料一般用切割、车削、铣削和磨削就可加工。对大多数金属基复合材料而言，获得优良机加工产品的前提是刀具要锋利、切削速度要适当、要供给充足冷却液或润滑剂和进给速度要快。

『伍』 复合材料预浸料的制造方法主要有哪几种

预浸料成型工艺主要有真空袋工艺、热压罐工艺、模压工艺、搓管工艺、拉挤成型版工艺、辊压成型权工艺、缠绕成型工艺、压力袋工艺等。其中真空袋工艺主要用在船舶工业铁道系统内装饰，热压罐工艺主要用在高质量复合材料，模压工艺主要用在平板、体育用品、雪撬、工业品，搓管工艺主要用在钓鱼杆、滑雪杆、高尔夫球杆、管件，压力袋工艺主要用在桅杆、天线杆、各种管件。

『陆』 高分子成型加工都有哪些方法复合材料成型加工又有哪些

这个嘛，给你一个最全的。
高分子材料可分为：塑料、橡胶、纤维、涂料（粘合剂）内
塑料成型：挤容出成型、注塑成型、注射成型、压延及压制成型、塑性成形、特殊成型（浇注成型，又可分为：静态浇注、离心浇注、流涎浇注、滚塑成型、搪塑及醮浸成型……；粉末模压烧结成型：模压制坯、坯件烧结、烧结冷却；泡沫塑料成型；涂覆成型：直接涂覆、间接涂覆；固态成型；焊接成型others)
纤维成型：普通：干法纺丝、湿法~、熔体~；特殊：干湿法、凝胶、液晶、膜裂、静电、反应、相分离、分散液、无喷头（请自觉加纺丝二字）
橡胶：挤出、压延、注射、（加成型）……………………
复合材料：喷射成型、袋压成型、离心成型、压制成型、软膜成型、注射成型、热压罐成型、树脂传递模塑成型。
阿门，相信我吧，今天考这个。背的我死去活来………………
出自高分子材料成型工艺学。终于考完了。

『柒』 复合材料成型技术有哪些

铺贴成型，缠绕成型，编织成型，模压成型

『捌』 复合材料成型工艺有哪些

复合来材料的成型方法源已有20多种，欧能为你解答：
1. 手糊成型工艺--湿法铺层成型法；
2. 喷射成型工艺
3. 树脂传递模塑成型技术（RTM技术）
4. 袋压法（压力袋法）成型；
5. 热压罐成型技术
6. 液压釜法成型技术
7. 热膨胀模塑法成型技术
8. 夹层结构成型技术
9. 真空袋压成型
10. ZMC模压料注射技术
11. 模压成型工艺
12. 层合板生产技术
13. 卷制管成型技术
14. 模压料生产工艺
15. 纤维缠绕制品成型技术
16. 连续制板生产工艺
17. 浇铸成型技术
18. 拉挤成型工艺
19. 连续缠绕制管工艺
20. 编织复合材料制造技术；
21. 热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺
22. 注射成型工艺
23. 挤出成型工艺
24. 离心浇铸制管成型工艺
25. 其它成型技术。