复合材料制备的技术讲义模压成型实例.ppt

复 合 材 料成 型 与 加 工 技 术1精选ppt课件第4章 模压制备技术4.1 模压制备技术的主要特点半干法或干法成型采用模压预浸料，工作环境好；金属对模成型，能精确保证模压制品的形状和尺寸要求，且内外表面光滑；加热加压成型，制品结构致密，固化程度高；需要具备高加热、高加压设备电热板、液压机等；机械化程度中等；为获得高性能模压制品，工艺控制条件较为复杂；适宜成型制品尺寸较小，但形状相对复杂的制品受设备尺寸所限；2精选ppt课件4.2 模压成型工艺的分类（按增强材料物态分）（1）纤维料模压短纤维预浸料（2）织物模压两向、三向或多向织物预浸料（提高制品层间剪切强度，成本高）；（3）层压模压预浸织物或毡，叠层铺放（薄壁制品）；（4）碎布料模压预浸织物剪成碎布块（具有一定深度或厚度，形状相对复杂的制品）；（5）SMC模压SMC模压料片材；（6）预成型坯模压将短纤维制成与制品形状和尺寸相似 的预成型坯，在放入金属模具时加入树脂；3精选ppt课件4.3 4.3 模压成型工艺过程模压成型工艺过程（1 1）模压工艺流程）模压工艺流程冷模具冷模具模具预热模具预热涂脱模剂涂脱模剂嵌件放置嵌件放置加模压料加模压料合模合模排气排气保压固化保压固化脱模脱模模具清理模具清理模压料计量、预热或预压模压料计量、预热或预压后处理后处理4精选ppt课件模具预热目的模具预热目的模具温度与物料预热温度基本相同，因此两者之间不会产生温度差；模具温度与物料预热温度基本相同，因此两者之间不会产生温度差；降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；缩短固化周期，提高生产效率。缩短固化周期，提高生产效率。模压料预热目的模压料预热目的提高物料流动性，可预压成型，便于装模；提高物料流动性，可预压成型，便于装模；去除物料中大部分的水分和挥发物，提高制品性能；去除物料中大部分的水分和挥发物，提高制品性能；降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；降低模压压力，减少对型腔的磨损，延长模具的使用寿命；压制温度压制温度（）预热情况预热情况冲击强度冲击强度（kJ/mkJ/m2 2）弯曲强度弯曲强度（MPaMPa）马丁耐热马丁耐热（）24h24h吸水率吸水率（）（）175175未预热未预热98989.89.8100100100100预预 热热10910910.710.71101107474190190未预热未预热11111110.310.3101.7101.76161预预 热热11811811.511.5124.3124.35050预热对线型酚醛模压料制品性能的影响5精选ppt课件模压料的计量模压料的计量 物料量直接影响制品的尺寸精度，量过多，模具无法闭合，制品增物料量直接影响制品的尺寸精度，量过多，模具无法闭合，制品增厚；量过少，可能无法压制出所要求的形状或制品不致密。厚；量过少，可能无法压制出所要求的形状或制品不致密。目前对模压料的计量普遍的做法是预先对模具尺寸进行粗略的估算，目前对模压料的计量普遍的做法是预先对模具尺寸进行粗略的估算，然后通过试压，通过性能试验考核，找出相对合适的装料量。然后通过试压，通过性能试验考核，找出相对合适的装料量。装料量等于模压料装料量等于模压料制品的密度制品的密度制品的体积制品的体积，再加上，再加上3 35 5的挥发的挥发物、毛刺等损耗。物、毛刺等损耗。制品的体积粗略估算法：制品的体积粗略估算法：、形状、尺寸简化法：将复杂形状的制品凭经验简化成一系列的标准、形状、尺寸简化法：将复杂形状的制品凭经验简化成一系列的标准几何形状，同时将尺寸也作相应变更后再进行计算。几何形状，同时将尺寸也作相应变更后再进行计算。、密度比较法：当模压料制品有相对应的金属或其它材料零件时。、密度比较法：当模压料制品有相对应的金属或其它材料零件时。6精选ppt课件 、铸型比较法、铸型比较法 先在成型制品的金属模具中，用树脂、石蜡等铸型材料，铸先在成型制品的金属模具中，用树脂、石蜡等铸型材料，铸成制品形状并称其质量，再按铸型材料的质量及密度与模压料密度成制品形状并称其质量，再按铸型材料的质量及密度与模压料密度比较，求出模压料制品质量。比较，求出模压料制品质量。排气排气 在在模模具具闭闭合合后后，再再将将模模具具开开启启一一段段时时间间，以以排排除除模模内内的的空空气气、水水气气及及挥挥发发物物。排排气气一一定定要要在在物物料料尚尚未未塑塑化化时时完完成成。排排气气可可以以缩缩短短固固化化时时间间，提高制品的力学性能和电性能。提高制品的力学性能和电性能。保压时间保压时间 树树脂脂在在模模内内固固化化的的过过程程始始终终处处于于高高温温高高压压之之下下，从从开开始始升升温温、加加压压到固化至降温、降压所需要的时间或称为保持温度和压力的时间。到固化至降温、降压所需要的时间或称为保持温度和压力的时间。根根据据树树脂脂性性能能制制定定适适当当的的保保压压时时间间，过过长长过过短短均均不不适适宜宜。过过长长，延延长长生生产产周周期期，使使树树脂脂交交联联过过大大，导导致致物物料料收收缩缩过过大大，密密度度增增加加，树树脂脂与与填填料料间间产产生生内内应应力力，严严重重时时会会使使制制品品破破裂裂；过过短短，导导致致树树脂脂固固化化不不完完全全，降低制品性能，同时制品在脱模后会继续收缩而出现翘曲现象。降低制品性能，同时制品在脱模后会继续收缩而出现翘曲现象。7精选ppt课件保压时间保压时间10min10min保压时间保压时间7min7min保压时间保压时间5min5min0 2 4 6 8 10 变形变形/mm/mm 120100 80 60 40 20制品热变形温度与保持时间的关系曲线制品热变形温度与保持时间的关系曲线变形温度变形温度/后处理目的后处理目的 保证制品固化完全；保证制品固化完全；消除制品的热应力；消除制品的热应力；8精选ppt课件4.4 4.4 液压机（模压设备）液压机（模压设备）9精选ppt课件4.5 4.5 模压工艺参数确定模压工艺参数确定模压工艺参数模压工艺参数：将模压料压制成合格制品所需要的适宜外部条件（温度、：将模压料压制成合格制品所需要的适宜外部条件（温度、压力、时间），在生产上称为压制制度，包含温度制度和压力制度。压力、时间），在生产上称为压制制度，包含温度制度和压力制度。（1 1）温度制度：包括装模温度、升温速度、最高模压温度和恒温、降温）温度制度：包括装模温度、升温速度、最高模压温度和恒温、降温及后固化温度等。及后固化温度等。装模温度：模压料的挥发物含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度低，装模温度：模压料的挥发物含量高，不溶性树脂含量低时，装模温度低，反之则高；反之则高；升温速度：由装模温度到最高压制温度的升温速率。对快速模压，装模升温速度：由装模温度到最高压制温度的升温速率。对快速模压，装模温度压制温度，无升温速度；慢速模压，应选择适宜的升温速度。温度压制温度，无升温速度；慢速模压，应选择适宜的升温速度。最高模压温度：主要依树脂放热曲线确定。最高模压温度：主要依树脂放热曲线确定。编号编号固化过程固化过程峰始温度（峰始温度（）峰顶温度（峰顶温度（）结束温度（结束温度（）1 180801451451851852 280801451451751753 380801451451781784 48080145145180180平均平均808014514518018010精选ppt课件（2 2）压力制度：包括成型压力、加压时机、放气等）压力制度：包括成型压力、加压时机、放气等成型压力成型压力：其作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使：其作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使物料充满模腔；克服物料挥发物的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状物料充满模腔；克服物料挥发物的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状和尺寸。和尺寸。成型压力决定因素：模压料的种类及质量指标；制品结构形状尺寸；成型压力决定因素：模压料的种类及质量指标；制品结构形状尺寸；薄壁制品大于厚壁制品；圆柱形制品大于圆锥形制品；制品结构复杂度。薄壁制品大于厚壁制品；圆柱形制品大于圆锥形制品；制品结构复杂度。成型压力高，有利于制品质量提高。但过大的成型压力，容易损伤纤维成型压力高，有利于制品质量提高。但过大的成型压力，容易损伤纤维降低制品强度。降低制品强度。模模 压压 料料 名名 称称成型压力（成型压力（MpaMpa）镁酚醛预混料镁酚醛预混料28.8-4928.8-49环氧酚醛模压料环氧酚醛模压料14.7-28.814.7-28.8环氧模压料环氧模压料4.9-19.64.9-196聚酯料团聚酯料团一般制品一般制品0.7-4.90.7-4.9复杂制品复杂制品4.9-9.84.9-9.8片状模塑料片状模塑料特种低压成型料特种低压成型料0.7-2.00.7-2.0一般制品一般制品2.5-4.92.5-4.9复杂深凹制品复杂深凹制品4.9-14.74.9-14.7几种模压料的成型压力几种模压料的成型压力11精选ppt课件加压时机：其作用是克服模压料的内摩擦及物料与模腔间的外摩擦，使物料充满模腔；克服物料挥发物的抵抗力及压紧制品以保证精确的形状和尺寸。模压料镁酚醛模压料氨酚醛模压料环氧酚醛模压料小制品中制品大制品加压时机合模1050s在成型温度下加压。多次抬模放气反复充模在8090 装模后经3090min在105 2 下一次加全压。8090 装模后约2040min在105 2 下一次加全压。6070 装模后约6090min在90105下一次加全压。8090 装模后约90120min在90105下一次加全压。几种常用模压料的加压时机12精选ppt课件实例实例1 1 高速公路防眩板模压成型（高速公路防眩板模压成型（SMCSMC）13精选ppt课件1 1、高速公路防眩板主要功能、高速公路防眩板主要功能 防止夜间行驶的车辆因车灯眩目而引起意外事故。防止夜间行驶的车辆因车灯眩目而引起意外事故。2 2、防眩板的生产工艺原理、防眩板的生产工艺原理 将将一一定定量量的的模模压压料料装装入入模模具具后后，在在一一定定的的温温度度和和压压力力下下模模压压料料塑塑化化、流流动动并并充充满满模模腔腔。同同时时，模模压压料料发发生生交交联联团团化化反反应应，形形成成三三维维体体型型结结构构而而得得到到预预期期的的制制品品。在在整整个个压压制制过过程程中中，加加压压、赋赋形形、保保温温等等过过程程都都依依靠靠被被加加热的模具的闭合而实现。热的模具的闭合而实现。14精选ppt课件3 3、防眩板的工艺制度、防眩板的工艺制度（1 1）模压成型工艺有）模压成型工艺有3 3个主要参数，即个主要参数，即成型压力、压制温度和保温时间成型压力、压制温度和保温时间。成成型型压压力力的的作作用用是是克克服服物物料料中中挥挥发发物物所所产产生生的的蒸蒸汽汽压压，避避免免制制品品产产生生气气泡泡、结结构构疏疏散散等等缺缺陷陷，同同时时增增加加物物料料的的流流动动性性，便便于于物物料料充充满满模模腔腔的的各各个个部部位位，使使制品的结构密实，机械强度得到提高。制品的结构密实，机械强度得到提高。压制温度压制温度的作用是促进模压料塑化和固化。的作用是促进模压料塑化和固化。保温时间保温时间的作用是使制品充分固化并消除内应力。的作用是使制品充分固化并消除内应力。这这3 3个个参参数数的的选选择择与与模模压压料料、制制品品性性能能、制制品品结结构构和和形形状状以以及及生生产产效效率率有有很大的关系。很大的关系。（2 2）模压工艺参数的主要影响因素）模压工艺参数的主要影响因素 模模压压料料的的流流动动性性对对工工艺艺参参数数的的选选定定有有很很大大的的影影响响。如如果果模模压压料料的的流流动动性性好好，则则可可采采用用较较低低的的成成型型压压力力和和温温度度，也也易易成成型型结结构构较较为为复复杂杂的的制制品品；相相反反，若若模模压压料料的的流流动动性性差差，则则应应相相应应地地提提高高成成型型压压力力和和温温度度，也也不不易易成成型型结结构构复复杂杂的的制制品品。因因此此，应应根根据据模模压压料料的的流流动动性性能能来来选定合适的工艺参数。选定合适的工艺参数。15精选ppt课件（3 3）防眩板模压工艺参数的确定）防眩板模压工艺参数的确定 防防眩眩板板各各部部位位的的厚厚度度不不一一。根根部部厚厚度度最最大大，为为10mm10mm。两两边边厚厚度度次次之之，为为6mm6mm。中中间间厚厚度度最最薄薄，仅仅为为3mm3mm。制制品品属属薄薄壁壁结结构构，形形状状较较为为复复杂杂。当当防防眩眩板板用用铁铁架架、螺螺栓栓固固定定竖竖立立后后，作作为为一一种种悬悬臂臂梁梁受受力力构构件件，要要求求制制品品具具有有较较好好的的抗抗折折强强度度和和弹弹性性，以以满满足足使使用用要要求求。从从制制品品性性能能、结结构构和和形形状状要要求求来来看看，采采用用较较大大的的成成型型压压力力和和较较高高的的成成型型温温度度是是较较理理想想的的。压压力力大大，温温度度高高，有有利利于于提提高高制制品品的的强强度度，且且容容易易成成型型薄薄壁壁制制品品。模模温温高高，与与固固化化放放热热峰峰的的温温差差就就大大，制制品品的的表表面面质质量量较较好好。考考虑虑到到模模压压料料的的性性能能与与生生产产效效率率，合合适适的的保保温温时时间间是是非非常常重重要要的的。保保温温时时间太短，制品有可能固化不完全；保温时间过长，生产效率低。间太短，制品有可能固化不完全；保温时间过长，生产效率低。成型压力，成型压力，202MPa202MPa；压制温度，上下模均为压制温度，上下模均为1505C1505C；保温时间保温时间，4min4min。16精选ppt课件4 4、防眩板的工艺流程、防眩板的工艺流程备料备料压制压制脱模定型脱模定型磨边打孔磨边打孔检验检验包装入库包装入库备料工序分备料工序分3 3个步骤，即个步骤，即切料、称料、叠料切料、称料、叠料。切料切料：注意模压料中是否有分层、白纱、干料等问题，如严重：注意模压料中是否有分层、白纱、干料等问题，如严重时应剔除。时应剔除。称料称料：要准确，过多则会造成原材料的浪费，过少则会引起缺：要准确，过多则会造成原材料的浪费，过少则会引起缺料。料。叠料叠料：应将料叠成长条形，薄膜要撕尽，料块之间应尽量压紧，：应将料叠成长条形，薄膜要撕尽，料块之间应尽量压紧，以防夹带大量气体。叠好的料放在切料台上，用薄膜覆盖好待以防夹带大量气体。叠好的料放在切料台上，用薄膜覆盖好待用，防止苯乙烯大量挥发，并防止对料造成污染。用，防止苯乙烯大量挥发，并防止对料造成污染。17精选ppt课件压制包括压制包括4 4个步骤：个步骤：加料、加压、卸压、排气、保温加料、加压、卸压、排气、保温。加料加料：形式保持一致，加料位置要合理。：形式保持一致，加料位置要合理。加压加压：时机要适当，迅速加压至成型压力。：时机要适当，迅速加压至成型压力。卸卸压压、排排气气：重重复复4 4次次，排排除除模模压压料料中中的的挥挥发发份份所所产产生生的的蒸蒸汽汽以及夹带的空气，以避免缺料。砂眼等缺陷的产生。以及夹带的空气，以避免缺料。砂眼等缺陷的产生。保保温温：时时间间4min4min，以以提提高高制制品品的的固固化化程程度度和和表表面面质质量量，消消除除内内应力。应力。18精选ppt课件 保温后开模取出产品，检查制品有无异常现象，如保温后开模取出产品，检查制品有无异常现象，如需加以调整，清理模具并涂抹脱模剂。待产品冷却后，需加以调整，清理模具并涂抹脱模剂。待产品冷却后，用铁锉除去制品四周的飞边、毛刺。检查制品是否有缺用铁锉除去制品四周的飞边、毛刺。检查制品是否有缺料、砂眼、裂纹、翘曲变形等缺陷，检查制品的外观、料、砂眼、裂纹、翘曲变形等缺陷，检查制品的外观、形状是否符合要求。其方式是逐块检查。产品经检验合形状是否符合要求。其方式是逐块检查。产品经检验合格后即可包装入库。包装时以格后即可包装入库。包装时以1010块板为一单位，板与板块板为一单位，板与板之间应头尾错开，用包装带紧好，整齐堆放。之间应头尾错开，用包装带紧好，整齐堆放。19精选ppt课件实例实例2 2 火箭发动机喷管耐热内衬模压成型火箭发动机喷管耐热内衬模压成型20精选ppt课件1 1、耐热内衬的结构特点、耐热内衬的结构特点（1 1）内衬高宽比相差不大，结构外形较复杂；）内衬高宽比相差不大，结构外形较复杂；（2 2）内衬中空，有一定的深度和厚度；）内衬中空，有一定的深度和厚度；（3 3）耐热性强，不能存在缺陷；）耐热性强，不能存在缺陷；2 2、选用模压成型的优势、选用模压成型的优势 （1 1）内衬结构外形适合；）内衬结构外形适合；（2 2）制造量较多；）制造量较多；（3 3）对制品的密度和内形有严格要求；）对制品的密度和内形有严格要求；21精选ppt课件3 3、耐热内衬材料选择、耐热内衬材料选择 火火箭箭发发动动机机喷喷管管的的典典型型使使用用环环境境是是工工作作温温度度高高、使使用用时时间间短短、气气流流冲冲刷刷强强。为为防防止止喷喷管管内内的的热热量量迅迅速速传传递递到到火火箭箭外外壳壳而而致致使使其其失失效效，需需选选用用隔隔热效果好、耐瞬时烧蚀性强的材料。热效果好、耐瞬时烧蚀性强的材料。增强材料：高硅氧玻璃纤维布、增强材料：高硅氧玻璃纤维布、3k3k碳纤维布预浸后剪裁成碎布片碳纤维布预浸后剪裁成碎布片 树脂基体：树脂基体：616616氨酚醛树脂氨酚醛树脂 材材 料料产产 地地主要性能指标主要性能指标616616氨酚醛氨酚醛北京北京251251厂厂游离酚游离酚（%）固体含量固体含量（%）粘度粘度（PaPas s）11.2211.2298.09%98.09%7.827.820.26#0.26#高硅氧布高硅氧布陕西玻璃纤维总厂陕西玻璃纤维总厂SiO2SiO2含量含量（%）径向强力径向强力（N/mmN/mm）纬向强力纬向强力（N/mmN/mm）96 96486/25486/25292/25292/253K3K碳纤维布碳纤维布吉林碳素纤维厂吉林碳素纤维厂含碳量含碳量（%）径向强力径向强力（N/mmN/mm）纬向强力纬向强力（N/mmN/mm）92 92800/25800/25600/25600/25火箭发动机喷管耐热内衬原材料性能指标火箭发动机喷管耐热内衬原材料性能指标22精选ppt课件4 4、预浸料的状态参数、预浸料的状态参数 挥发分含量挥发分含量/%/%树脂含量树脂含量/%/%不溶性树脂含量不溶性树脂含量/%/%凝胶时间凝胶时间/sec/sec4.724.7241.241.25.25.2112112（150 150）5 5、工艺流程、工艺流程高硅氧布烘干高硅氧布烘干胶液配置胶液配置定量浸胶定量浸胶室温晾干室温晾干冷藏待用冷藏待用模具预热模具预热装模，初始压力装模，初始压力成型压力，保温成型压力，保温2h2h脱模，修整脱模，修整预浸料预热预浸料预热预预浸浸料料制制备备制制品品制制备备23精选ppt课件6、模压工艺参数确定（根据树脂的放热曲线）616氨酚醛树脂DTA曲线特征温度编号固化过程峰始温度/峰顶温度/结束温度/187145180289147180385143180490148180平均88146180 装模温度为90，升温速度30/h，120时保温1h，最高模压温度180，保温时间2h，初始压力10MPa，加压时机定为120时加压。24精选ppt课件7 7、烧蚀试验、烧蚀试验（1 1）烧蚀实验条件）烧蚀实验条件气体表压气体表压/Mpa/MpaO O2 2C C2 2H H2 20.40.40.0950.095气体流量气体流量/l/ls s-1-1O O2 2C C2 2H H2 20.420.420.310.31喷嘴直径喷嘴直径/mm/mm2 2烧蚀距离烧蚀距离/mm/mm101025精选ppt课件（2 2）实验结果）实验结果两种制品的烧蚀试验结果两种制品的烧蚀试验结果材料材料序号序号原厚原厚（mmmm）烧蚀时间烧蚀时间（s s）烧蚀率烧蚀率（mm/smm/s）平均烧蚀率平均烧蚀率（mm/smm/s）高硅氧玻璃纤维高硅氧玻璃纤维增强内衬增强内衬1 110.4710.4720.120.10.1500.1500.1310.1312 210.3610.3620.220.20.1250.1253 310.1610.1620.120.10.1220.1224 410.0810.0820.320.30.1250.125碳布碳布/高硅氧布高硅氧布增强内衬增强内衬1 110.4110.4120.220.20.0360.0360.03480.03482 29.989.9820.020.00.0440.0443 310.3210.3220.320.30.0300.0304 410.3810.3820.120.10.0290.02926精选ppt课件