譚小波

摘 要：技術(shù)發(fā)展、科技進(jìn)步、人才素質(zhì)的提高，推動(dòng)材料工藝改進(jìn)和完善，在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。文章探討分析樹脂基復(fù)合材料成型工藝，并對其發(fā)展進(jìn)行分析。隨著技術(shù)發(fā)展和改進(jìn)，復(fù)合材料呈現(xiàn)智能化和自動(dòng)化趨勢，將在工業(yè)領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：樹脂基復(fù)合材料；成型工藝；擠壓成型；智能化

引言

復(fù)合材料在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，也是衡量一個(gè)國家科技和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志。先進(jìn)復(fù)合材料不僅強(qiáng)度高，而且耐熱性能和抗疲勞性能優(yōu)良，在航空航天、交通運(yùn)輸、機(jī)械化工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。樹脂基復(fù)合材料是先進(jìn)的材料類型之一，在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并且隨著技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步，材料性能不斷改進(jìn)和完善。文章探討分析樹脂基復(fù)合材料成型工藝，并對其發(fā)展進(jìn)行展望，希望能為實(shí)際工作提供指導(dǎo)借鑒。

1 樹脂基復(fù)合材料成型工藝

成型工藝是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的工藝，不僅要滿足制品的形狀和尺寸要求，還要確保材料的綜合性能，減少制品空隙率，并降低甚至避免對操作人員健康帶來的負(fù)面影響，促進(jìn)材料綜合效益提升。經(jīng)過幾十年發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，樹脂基復(fù)合材料成型工藝取得不斷發(fā)展，種類進(jìn)一步增多，并存在相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下方面。

1.1 接觸低壓成型

利用手工作業(yè)方式，將玻璃纖維織物和樹脂鋪在模具上，粘結(jié)一起后固化成型，工藝流程非常簡單，可在不同部位添加補(bǔ)強(qiáng)材料，滿足復(fù)雜產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)需要。但該工藝耗費(fèi)時(shí)間長，效率低，不適合批量生產(chǎn)。生產(chǎn)環(huán)境也比較差，加工時(shí)容易出現(xiàn)較多的粉塵，影響人的身體健康，這是今后需要改進(jìn)和完善的地方。接觸低壓先將材料在陰膜、陽?；?qū)δＩ现瞥稍O(shè)計(jì)形狀，加熱或常溫固化，脫模后輔助加工獲得制品。該工藝設(shè)備簡單，成本低，投資少，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，需要對工藝進(jìn)行改進(jìn)。目前高產(chǎn)量、連續(xù)生產(chǎn)的玻璃纖維復(fù)合材料生產(chǎn)線已經(jīng)形成，促進(jìn)工藝的自動(dòng)化、高效化和專業(yè)化，對復(fù)合材料發(fā)展產(chǎn)生重要影響。

1.2 拉擠成型

將已浸潤的連續(xù)纖維束在牽引結(jié)構(gòu)拉力下，用成型模成型，在模中固化，連續(xù)生產(chǎn)出復(fù)合型材。成型過程需要成型模擠壓和外牽引拉撥，整個(gè)生產(chǎn)過程是連續(xù)的。該工藝控制方便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本低，生產(chǎn)效率高，制品的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度高。目前拉擠工藝主要用于生產(chǎn)玻璃鋼棒、工字型、角型、槽型、方型等，技術(shù)取得不斷發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量也進(jìn)一步提升。

1.3 模壓成型

將預(yù)浸料加入金屬對模內(nèi)，通過加熱和加壓固化成型，成本低廉，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品精度高，能一次成型結(jié)構(gòu)制品，在汽車、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

1.4 纏繞成型

將連續(xù)纖維按一定規(guī)律纏繞至芯模，經(jīng)固化和脫模形成產(chǎn)品，產(chǎn)品可靠性高，生產(chǎn)效率高，強(qiáng)度高，并且可以節(jié)約成本，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯。該工藝在航天、軍工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，并朝著自動(dòng)化、集成化方向發(fā)展。

1.5 鋪放成型

包括自動(dòng)鋪絲束技術(shù)和自動(dòng)窄帶鋪放技術(shù)，實(shí)現(xiàn)加工制造的全自動(dòng)化，在航空航天、特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)用非常廣泛。隨著技術(shù)進(jìn)步，控制系統(tǒng)升級到全數(shù)字控制，自動(dòng)鋪放新技術(shù)出現(xiàn)并得到愈加廣泛的應(yīng)用，在戰(zhàn)斗機(jī)、商用飛機(jī)方面采用自動(dòng)鋪絲技術(shù)，帶動(dòng)航空制造技術(shù)變革。并且新技術(shù)將不斷出現(xiàn)，促進(jìn)復(fù)合材料的變革和進(jìn)步。

1.6 RTM成型

該技術(shù)為適應(yīng)飛機(jī)雷達(dá)罩成型發(fā)展而來，在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)可為構(gòu)件提供雙面光滑表面的能力，制造品質(zhì)好、精度高的構(gòu)件，成型效率高，揮發(fā)型物質(zhì)少，不會(huì)影響人的身體健康。近年來還開展大量頗有成效的技術(shù)，設(shè)備、樹脂、模具不斷改進(jìn)和完善，在工業(yè)制造領(lǐng)域也發(fā)揮更大的作用。

2 樹脂基復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展

隨著對性能更優(yōu)材料研究的不斷深入，技術(shù)攻關(guān)力度增強(qiáng)，復(fù)合材料工藝參數(shù)得到不斷優(yōu)化。并且生產(chǎn)設(shè)備的智能化和自動(dòng)化程度提高，復(fù)合材料成型工藝也取得不斷發(fā)展和進(jìn)步，主要體現(xiàn)在以下方面。

2.1 先進(jìn)原材料

碳纖維、氧化鋁纖維、芳綸纖維，新型高性能樹脂、金屬和陶瓷基體等出現(xiàn)并得到應(yīng)用，其韌性、耐高溫性更優(yōu)，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和綜合性能。

2.2 預(yù)浸料制備

預(yù)浸料是半成品，推動(dòng)復(fù)合材料工藝發(fā)展，其工藝改進(jìn)也帶來眾多新技術(shù)的應(yīng)用，如熔融浸漬、纖維混合法、粉末混合工藝等。預(yù)浸料制備發(fā)展到機(jī)械化和自動(dòng)化形式，編制預(yù)浸料標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)工藝技術(shù)革新和進(jìn)步。

2.3 固化過程優(yōu)化

計(jì)算機(jī)技術(shù)、過程控制技術(shù)、人工智能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，再加上超聲和介電技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)在線固化的可能性，對固化壓力、溫度等實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，調(diào)整固化氣孔率、厚度等，推動(dòng)產(chǎn)品質(zhì)量提升。

2.4 模具發(fā)展

模具結(jié)構(gòu)形式多種多樣，推動(dòng)復(fù)合材料構(gòu)件制造多樣化。目前復(fù)合材料模具、軟模、芯模技術(shù)取得較大進(jìn)步，促進(jìn)模具和產(chǎn)品膨脹系數(shù)基本一致，減輕結(jié)構(gòu)自重，方便材料卸載，有利于控制構(gòu)件尺寸和厚度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2.5 制造設(shè)備的自動(dòng)化和智能化

隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品需求量增大，復(fù)合材料制造出現(xiàn)規(guī)?；?、自動(dòng)化、智能化趨勢，不僅有利于提高材料性能，還能推動(dòng)其得到廣泛應(yīng)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

3 結(jié)束語

成型工藝是復(fù)合材料研究的關(guān)鍵內(nèi)容，隨著技術(shù)發(fā)展和不斷創(chuàng)新，復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)智能化和規(guī)?；蔀橐环N趨勢。為更好應(yīng)對這種趨勢，應(yīng)該加大技術(shù)攻關(guān)力度，借鑒和吸收國外先進(jìn)技術(shù)，準(zhǔn)確定位，從設(shè)備、工藝、人員等方面采取改進(jìn)和完善措施，提高復(fù)合材料制造水平，促進(jìn)其性能不斷提升，更好滿足航空航天工業(yè)發(fā)展需要。

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