复合材料热压罐成型技术汇总课件.ppt
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1、 School of Materials Science and Engineering 复合材料制备新技术复合材料制备新技术 复合材料热压罐成型技术复合材料热压罐成型技术 主讲:梅启林主讲:梅启林 单位:材料学院单位:材料学院School of Materials Science and Engineering一、前言一、前言n热压罐:热压罐:航空复合材料制品的主要生产设备,具有整体加热系统的大型压力容器。航空复合材料制品的主要生产设备,具有整体加热系统的大型压力容器。n优点:优点:(1)大范围内适应各种材料对加工条件的要求)大范围内适应各种材料对加工条件的要求 高温环氧高温环氧175oC,
2、600KPa 聚酰亚胺聚酰亚胺300400oC,1MPa(2)加压灵活性强,均匀)加压灵活性强,均匀n缺点:缺点:(1)尺寸、温度、压力要求高,结构复杂,制造成本昂贵)尺寸、温度、压力要求高,结构复杂,制造成本昂贵 小型:小型:D1m,L2m,10万万美美元,元,大型大型:100万美元万美元(2)升温、加压速度慢,温度控制精度小)升温、加压速度慢,温度控制精度小School of Materials Science and Engineering二、预二、预浸料浸料n概念概念 纤维浸渍树脂后形成的片状材料。纤维浸渍树脂后形成的片状材料。热压罐成型的主要原材料热压罐成型的主要原材料 半成品半成品
3、 n特点特点 铺层设计铺层设计 调整纤维角度、单层厚度、层数调整纤维角度、单层厚度、层数 设计力学、理化性能设计力学、理化性能 组成、质量组成、质量 决定制品性能决定制品性能预浸料的制备预浸料的制备(1 1)湿法:溶液浸渍法)湿法:溶液浸渍法(2 2)干法:热融浸渍法)干法:热融浸渍法 Ws=t/d Ws=t/d Ws-Ws-预浸料单位面积纤维质量(预浸料单位面积纤维质量(g/cmg/cm2 2)t-t-丝束纤度(丝束纤度(textex,即即g/10g/103 3m)m)d-d-预浸料纤维间距(预浸料纤维间距(1010-3-3m m)School of Materials Science an
4、d Engineering预浸料的制备预浸料的制备n溶液浸渍法溶液浸渍法(辊筒缠绕法、连续排铺法)(辊筒缠绕法、连续排铺法)(1 1)辊筒缠绕法)辊筒缠绕法 特点:特点:间歇性、设备简单、生产效率低、批量小间歇性、设备简单、生产效率低、批量小 实验室或小批量生产实验室或小批量生产 工作原理:工作原理:一系列变速机构一系列变速机构-调节辊筒转动、导丝辊丝杠横向移动速度比调节辊筒转动、导丝辊丝杠横向移动速度比-纤维间距纤维间距 工艺参数:工艺参数:纤维状态纤维状态(单丝根数、总纤度、捻度等(单丝根数、总纤度、捻度等-影响浸渍程度和含胶量)影响浸渍程度和含胶量)胶液浓度(胶液浓度(影响含胶量最严重的
5、因素影响含胶量最严重的因素-调节调节胶液密度、温度来控制胶液密度、温度来控制)牵引速度牵引速度 高高-浸渍时间短,浸渍时间短,浸渍程度低和含胶量低浸渍程度低和含胶量低 低低-浸渍充分浸渍充分和含胶量高,效率低和含胶量高,效率低 纤维张力(高纤维张力(高-含胶量低,影响外观)含胶量低,影响外观)School of Materials Science and Engineering预浸料的制备预浸料的制备(2 2)连续排铺法)连续排铺法 特点:特点:连续性、效率高、适合大规模生产连续性、效率高、适合大规模生产 基本过程:基本过程:若干丝束若干丝束-整经分丝整经分丝-浸胶浸胶-挤胶挤胶-烘干烘干-垫
6、隔离纸垫隔离纸-压实压实-收卷收卷 工艺参数:工艺参数:胶液浓度胶液浓度 浸渍时间浸渍时间 -影响浸渍程度主要因素影响浸渍程度主要因素 牵引速度牵引速度 挤压辊间隙挤压辊间隙-控制含胶量关键部件控制含胶量关键部件 烘干温度、时间烘干温度、时间-(目的(目的-除去挥发分,初步固化除去挥发分,初步固化(调节粘性)(调节粘性)School of Materials Science and Engineering热融热融浸渍法制备预浸料浸渍法制备预浸料n特点:特点:n不使用溶剂,预浸料挥发分低,降低环境污染和人体危害不使用溶剂,预浸料挥发分低,降低环境污染和人体危害n产品空隙率小,力学性能好产品空隙率
7、小,力学性能好n外观好,树脂含量控制精度高外观好,树脂含量控制精度高n节省了溶剂成本节省了溶剂成本n熔融直接浸渍法熔融直接浸渍法n胶膜法胶膜法n对树脂的要求:对树脂的要求:(1)能在成膜温度下形成稳定胶膜)能在成膜温度下形成稳定胶膜 (2)具有一定粘性,便于预浸料铺贴)具有一定粘性,便于预浸料铺贴 (3)熔融时最低粘度不能太高,便于浸渍)熔融时最低粘度不能太高,便于浸渍主要工艺过程主要工艺过程 (1)均匀稳定树脂膜的制备)均匀稳定树脂膜的制备-关键关键 (2)树脂熔融浸渍纤维)树脂熔融浸渍纤维 (3)预浸料冷却)预浸料冷却 (4)预浸料收卷)预浸料收卷School of Materials S
8、cience and Engineering预浸料的性能预浸料的性能n外观外观n物理性能物理性能(1 1)单位面积纤维的质量()单位面积纤维的质量(GB7192-87GB7192-87)(2 2)树脂含量()树脂含量(GB7192-87GB7192-87)(3 3)挥发分含量(挥发分含量(GB6056-85GB6056-85)(4 4)粘性(表征预浸料铺覆性和层间粘合性的指标)粘性(表征预浸料铺覆性和层间粘合性的指标)(5 5)流动度(一定条件下,预浸料树脂可流出的数量占预浸料质量的百分比,)流动度(一定条件下,预浸料树脂可流出的数量占预浸料质量的百分比,GB5260-85GB5260-85)
9、(6 6)凝胶时间(凝胶时间(GB5259-85GB5259-85)n化学性能化学性能n化学成分(红外光谱化学成分(红外光谱GB5416-88GB5416-88)n反应热焓(反应热焓(DSCDSC,Q/6S 975-91Q/6S 975-91)School of Materials Science and Engineering三、热压罐系统的结构与成型模具三、热压罐系统的结构与成型模具q热压罐系统的结构热压罐系统的结构 (中中温低压温低压120oCx0.275MPa-高温高压高温高压760oCx69MPa)(1 1)压力容器)压力容器 绝热层由内向外绝热层由内向外:镀铝钢板、陶瓷纤维、压力容
10、器结构层镀铝钢板、陶瓷纤维、压力容器结构层 绝热层绝热层-防止热量外散,减少能量损失防止热量外散,减少能量损失 镀铝钢板镀铝钢板-防止热辐射损失防止热辐射损失 -防止热气体窜入陶瓷纤维层防止热气体窜入陶瓷纤维层(2 2)加热与气体循环系统)加热与气体循环系统 加热方式:加热方式:间接气体点火间接气体点火-常用方式常用方式 热油(联苯热油(联苯400400oC C,硅油硅油425425oC C)-可燃可燃-潜在危险潜在危险 蒸汽加热蒸汽加热-150-150oC C180180oC-C-温度低,使用少温度低,使用少 电加热电加热-(适用直径小于(适用直径小于2 2米)米)-运营成本高运营成本高 气
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- 复合材料 热压 成型 技术 汇总 课件
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