复合材料成型技术PDF电子书下载

第一章 绪论 1

一、复合材料的定义与分类 1

二、复合材料性能的特点 1

三、树脂基复合材料分类 2

1. 按聚合物(树脂)分 2

2. 按纤维排列、长短、种类分 2

四、树脂基复合材料的特性 3

1. 优点 3

2. 缺点 9

五、树脂基复合材料在国民经济中的地位 10

六、树脂基复合材料发展沿革 12

七、中国树脂基复合材料工业的发展与特点 13

八、我国FRP工业现状 14

1. 原材料 15

2. 生产工艺与技术装备 16

3. 主要产品 16

九、树脂基复合材料生产工艺分类 18

1. 对模成型 18

5. 今后重点开发的四大市场 18

4. 存在问题 18

2. 接触成型 19

3. 其他重要的成型方法 19

十、树脂基复合材料制品性能设计与质量控制 21

1. 性能设计 21

2. 质量控制 21

十一、树脂基复合材料生产工艺选择 22

1. 成型三要素 22

2. 成型工艺选择 23

参考文献 27

第二章 手糊成型工艺 28

第一节 手糊工艺的特点和用途 28

一、手糊工艺的特点 28

二、手糊工艺的用途 29

第二节 手糊成型工艺主要原材料 29

一、增强材料 30

二、合成树脂 31

1. 不饱和聚酯树脂 32

2. 环氧树脂 34

3. 辅助材料 35

第三节 玻璃钢手糊工艺 36

一、模具的清理 37

二、脱模剂涂刷 38

三、胶衣层制作 39

四、表面层制作 41

五、增强层的制作 41

六、加固件的制作 43

七、固化 44

八、脱模 44

九、手糊玻璃钢制品的切边与加工 45

十、验收 46

第四节 手糊玻璃钢产品易产生的缺陷和解决方法 47

第五节 手糊工艺用模具的制作 48

一、模具的设计 48

二、模具的选材 48

三、玻璃钢模的制作 49

1. 木原模的制作 49

2. 石膏原模的制作 50

3. 破璃钢模翻制 51

第六节 对模成型与对模模具的制作 52

一、泡沫夹层 53

第七节 泡沫夹层与蜂窝夹层结构 53

二、蜂窝夹层 55

第八节 无机玻璃钢的制作与安全 56

一、无机玻璃钢的制作 56

二、手糊工艺的劳动保护与安全卫生 57

第三章 喷射成型工艺 59

第一节 概述 59

一、分类 59

二、喷射成型工艺的优缺点 59

1. 符合喷射成型工艺的树脂 60

一、原材料选择 60

第二节 喷射工艺的材料及模具 60

2. 符合成型工艺的纤维 61

二、模具的设计 61

第三节 喷射成型设备及工具 62

一、树脂喷射系统 62

1. 树脂输送装置 63

2. 喷枪 69

二、无捻粗纱切割喷射系统 72

1.喷射成型工艺流程 74

一、喷射成型工艺流程和工艺参数 74

三、手动辅助工具 74

第四节 喷射成型的操作工艺 74

2.喷射工艺参数 75

二、喷射成型工艺要点 76

第五节 喷射成型制品的质量控制 77

一、喷射成型制品的缺陷与防治 77

1. 流挂现象(垂流) 77

2. 浸渍性差 78

3. 脱落现象 78

4. 固化不足及固化不均匀 78

7. 玻璃纤维堆积 79

5. 粗纱切割不良 79

6. 空洞、气泡 79

8. 厚度不均 80

9. 白化及龟裂 80

二、质量控制 81

三、质量控制的主要检测指标 81

1. 常规检验 81

2. 性能检验 82

第六节 喷射成型工艺的最新成就 82

参考文献 83

第四章 片状模塑料 84

第一节 概论 84

一、简介 84

二、SMC的工艺特点与地位 85

三、SMC工艺的发展 86

四、我国SMC的发展概况 90

第二节 SMC的基本组成 91

一、树脂 92

二、引发剂 94

三、填料 96

四、低收缩添加剂 98

五、化学增稠剂 99

六、内脱模剂 102

七、着色剂 103

八、增强材料 104

九、其他助剂 107

十、配方 108

第三节 SMC的生产设备及工艺 110

1. 类型 111

一、制片机组的类型和结构 111

2. 制片机组结构 113

二、SMC的生产工艺 115

1. 树脂糊的制备及上糊操作 115

2. 粗纱的切割与沉降 118

3. 浸渍与收卷 118

4. 熟化与存放 119

1. 单重的测定 120

2. 灼烧减量的测定 120

三、SMC性能的测定方法 120

3. 玻纤含量的测定 121

4. SMC质量的均匀性的检查 121

5. 硬度测定 121

6. 流动特性 121

7. 固化特性 122

8. 固化收缩率 123

第四节 SMC模压成型设备与工艺 124

一、SMC的模压成型设备 124

1. 压机 124

2. 模具 126

二、SMC模压成型工艺 130

1. 压制前准备 130

2. 加料 131

3. 成型 131

4. 压机操作 132

三、SMC制品常见成型缺陷及其解决措施 132

四、SMC制品典型性能 135

第五节 SMC模压制品设计 135

一、玻璃钢模压制品设计的一般要求 136

二、SMC模压制品设计要点 138

三、SMC制品的一般设计准则 143

第六节 SMC制品的二次加工 145

一、机械加工工艺 146

1. SMC制品的机械加工工艺特点 146

2. SMC制品的机械加工方法 146

二、连接与固定工艺 148

三、表面涂装工艺 151

四、修补工艺 153

1. 概况 154

一、在汽车工业中的应用 154

第七节 SMC的应用 154

2. 美国、西欧和日本等发达国家的应用情况 156

3. 我国的SMC汽车部件开发情况与展望 159

二、在铁路车辆中的应用 161

三、在建筑工程中的应用 163

1. 水箱 164

2. 淋浴用品 164

3. 净化槽 165

4. 建筑模板 165

四、在电气工业与通讯工程中的应用 166

5. 储存间构件 166

1.低压开关基座 167

2.天线罩 167

3.电缆分配箱 168

五、其他应用 169

1.座椅 169

2.集装箱 169

3.电杆夹套 169

一、SMC回收的意义 170

第八节 SMC的回收 170

4.工具锤柄和铲柄 170

5.餐饮用具 170

二、SMC回收的可行性 172

三、SMC回收的方法 174

1.焚烧法 174

2.热解法 175

3.粉碎法 176

四、SMC回收材料的再利用 177

1.热解产物的用途 178

2.粉碎回收料的用途 179

第九节 SMC技术的发展趋势 182

一、低密度成型技术 182

二、低压成型技术 184

三、模内涂饰技术 187

四、快速成型技术 189

五、酚醛SMC成型技术 190

参考文献 192

1.树脂 194

一、原材料 194

第一节 预浸料的制备 194

第五章 层压工艺 194

2.增强材料 195

3.辅助材料 195

4.溶剂 195

二、浸胶 196

1.预浸织物 196

2.干燥 198

3.胶布质量的指标及其相互关系 200

4.浸胶中易产生的问题和解决方法 201

第二节 层压工艺 202

一、胶布裁剪 202

二、胶布配迭 202

三、热压工艺 203

1.温度 203

2.压力 204

四、后处理 205

五、层压板性能 205

六、制品缺陷的分析及对策 206

1. 铜箔 208

一、覆铜板使用的主要原材料 208

第三节 层压成型实例--覆铜箔层压板成型技术 208

2. 增强材料 209

二、成型方法 212

1.粘结剂配制 212

2.浸胶 213

3.叠合 214

4.铺模 214

5.压制 214

6.裁剪 214

1.覆铜板的电性能 215

2.覆铜板的非电子性能 215

7.成品检验 215

三、技术要求 215

3.铜箔全部去除后绝缘基材的非电性能 218

第四节 层压设备 219

一、层压生产线的组成 219

二、主要设备的基本性能 220

1.立式(卧式)浸胶机组 220

2.热压机组及辅助设备 222

一、模压成型工艺的定义 224

第一节 概述 224

第六章 其他模压成型工艺 224

二、模压成型工艺的特点与分类 225

三、模压成型工艺的发展简史 226

第二节 吸附预成型坯模压工艺 227

一、概述 227

二、主要原材料及其选用 228

1.树脂系统 228

2.增强材料 229

3.预成型用粘结剂 230

4.其他材料 231

5.配方 232

三、预成型用设备和工艺 232

1.预成型用设备及其特点 232

2.预成型对设备的要求 237

3.预成型工艺的几个有关问题 239

四、预成型坯的模压成型工艺 240

1.树脂混合物的制备 240

2.压制成型过程简述 241

4.预成型模压制品常见缺陷及其解决方法与制品典型性能 242

3.预成型坯模压工艺的一些改进 242

五、预成型坯制品及其模具设计要点 244

1.制品设计要点 244

2.预成型坯成型压模设计要点 245

第三节 短纤维模压料的制备与成型工艺 246

一、概述 246

二、短纤维模压料的组成 247

1.树脂 247

2.增强材料 250

4.模压料的典型配方 251

3.其他材料 251

三、短纤维模压料的制备 253

1.模压料制备前的准备 253

2.模压料的制备方法 254

3.模压料的工艺性 259

四、短纤维模压料的成型工艺 261

1.压制前的准备 262

2.压制及成品 263

3.几种玻璃钢模压料的典型成型工艺 267

4.短纤维模压料制品常见缺陷及其原因 268

一、基本概念 269

第四节 定向铺设模压成型工艺 269

二、工艺简介 270

三、制品的力学性能 271

四、工艺特点 273

第七章 缠绕成型 275

第一节 概述 275

一、缠绕成型工艺分类 275

二、缠绕制品的特点及其结构 276

1.缠绕制品的特点 276

2.玻璃纤维缠绕成型的局限性 277

3.缠绕制品的结构 278

三、缠绕制品的应用 279

四、缠绕成型工艺的现状与发展 280

第二节 缠绕成型工艺原理 281

一、缠绕的规律 281

二、缠绕规律分类 281

三、螺旋缠绕规律分析 283

1.几个名词的意义 283

2.用标准线法分析螺旋缠绕规律 286

1.线型 290

四、用切点法描述螺旋缠绕规律 290

2.转速比 296

3.线型设计 299

五、缠绕规律的设计 305

1.选择缠绕规律的要求 305

2.选择缠绕规律的步骤 306

3.确定缠绕规律及其他 306

4.举例 307

1.内压容器的结构形状 309

2.筒形容器的封头外形 309

一、内压容器的结构选型 309

第三节 缠绕成型工艺设计 309

3.缠绕类型的选择 312

二、强度设计 314

1.基本假设 314

2.计算公式 314

三、缠绕张力制度计算 316

四、缠绕线型参数的选择 319

五、封头缠绕包络圆调节方法 320

2.玻纤浸胶含量分布 321

第四节 缠绕工艺参数 321

1.纤维的烘干和热处理 321

3.缠绕张力 322

4.纱片宽度的变化和缠绕位置 325

5.缠绕速度 325

6.固化制度 326

一、缠绕玻璃钢用树脂、纤维的规格要求 328

1.树脂 328

第五节 缠绕玻璃钢制品的质量检验及控制 328

7.环境温度 328

2.纤维 330

二、玻璃钢的质量检验及控制 331

2.固化度和衬里微孔的检查 331

3.缺陷及修复 332

第六节 缠绕成型工艺的最新成就 333

一、装备的发展 333

二、原材料方面的发展 334

参考文献 334

第一节 概论 336

一、发展史 336

第八章 RTM成型 336

二、工艺特点 337

第二节 RTM成型工艺 339

一、RTM成型工艺过程 339

二、成型周期、生产布局 341

三、影响RTM工艺的因素 343

四、真空辅助RTM(VARTM)工艺 344

五、TERTM技术 345

六、树脂的加热方法 345

一、增强材料的种类 346

第三节 增强材料 346

二、预成型坯的加工 348

三、Comp Form工艺 349

四、多维编织技术 350

第四节 基体树脂 351

一、不饱和聚酯树脂 352

1.通用型 352

2.低收缩型 353

3.富丽牌RTM树脂 355

4.特种树脂 355

二、乙烯基酯树脂 356

三、环氧树脂 358

四、双马来酰亚胺树脂(BMI) 361

五、混杂树脂 364

第五节 流动性分析 364

一、概论 364

二、渗透性 365

三、流动过程的检测 367

第六节 设备和模具 367

一、树脂注射系统 367

二、模具 370

第七节 应用 375

一、航空航天领域 375

二、汽车与卫生用品 376

三、其他方面 377

第九章 反应注射成型 379

第一节 概述 379

第二节 RIM复合材料的原材料 381

一、聚氨酯及聚氨酯-脲树脂 381

二、聚脲树脂 384

三、SRIM用树脂 385

四、其他树脂 387

1.尼龙-6RIM 387

2.聚双环戊二烯(PDCPD) 388

五、填料及增强材料 388

六、助剂 393

第三节 设备 394

第四节 RIM加工技术 401

一、碰撞混合 401

二、充模 406

三、固化动力学 410

四、成型窗/加工性 412

五、脱模及后处理 414

六、RIM制品的缺陷及避免方法 416

1.RIM和RRIM制品缺陷 417

2.SRIM制品缺陷 418

第五节 RIM复合材料的性能及应用 419

参考文献 425

二、拉挤产品的应用 427

一、拉挤工艺的优点 427

第一节 概述 427

第十章 拉挤成型工艺 427

三、发展趋势 428

1.拉挤制品的市场发展趋势 428

2.拉挤工艺的发展趋势 429

第二节 拉挤工艺及设备 430

一、拉挤工艺原理 430

2.连续式拉挤成型工艺 431

3.立式拉挤成型工艺 431

1.间歇式拉挤成型工艺 431

二、拉挤成型工艺的分类 431

三、拉挤成型设备 432

1.通用(标准)拉挤机 432

2.新型拉挤工艺及设备 433

3.模具 434

第三节 拉挤工艺用树脂基材 435

一、基材的作用、组分及选用原则 435

1.基材的作用 435

2.基材的组分 436

3.基材的选用原则 436

1.不饱和聚酯树脂 437

二、常用热固性树脂 437

2.环氧树脂 438

3.酚醛树脂 440

4.乙烯基酯树脂 443

三、热塑性树脂 443

第四节 增强材料 444

1.无捻玻纤粗纱 444

2.玻璃纤维毡 445

3.聚酯纤维表面毡 445

第五节 常用助剂 446

1.脱模剂 446

4.玻璃布带 446

5.二维织物、三维织物的应用 446

2.阻燃剂 447

3.填料 447

4.色料 448

第六节 拉挤工艺参数 448

一、成型温度 448

2.最佳模具温度分布及分析 449

1.温度的确定 449

三、牵引力 450

二、拉挤速度的确定 450

四、各拉挤工艺变量的相关性 451

1.热参数、拉挤速度、牵引力三者的关系 451

2.T-V-F工艺参数的优化 452

五、树脂预热与制品后固化 452

一、结构设计 453

1.强度设计 453

第七节 拉挤制品的设计 453

2.刚度设计 454

3.连接设计 456

二、制品设计 457

1.横断面形状设计 457

2.材料结构设计 457

第八节 拉挤工艺 459

一、常见拉挤型材的规格 459

1.工字梁 459

3.角型材 460

2.槽钢 460

4.圆管、方管 461

5.其他产品 461

二、拉挤制品的公差标准 462

1.横断面尺寸公差标准 462

2.偏心圆管、方管的壁厚公差标准 463

3.正直度公差标准 463

4.不平度公差标准 464

5.其他公差标准 464

1.拉挤工艺中的缺陷 465

三、拉挤产品的外观状态及工艺控制 465

2.拉挤工艺参数的重要性 466

四、拉挤工艺的科学管理 467

1.原材料验收 467

2.中间材料检验 467

3.工艺参数控制 468

4.模具管理 469

5.产品检验 469

参考文献 470

第二节 原材料 471

一、增强材料 471

第十一章 FRP波纹(平)板连续成型工艺 471

第一节 概述 471

二、树脂基体 472

三、FRP波纹板用薄膜 473

四、其他辅助材料 473

第三节 FRP波纹板成型工艺流程及原理 474

一、横向成型机组 474

二、纵波波纹板成型机组 475

一、树脂胶液配方 476

第四节 工艺参数确定及品质控制 476

二、增强材料和胶液涂覆量的估算 477

三、纤维长度及纤维沉降量 478

四、夹心带的形成及质量控制 479

五、波纹成型和加热炉各区炉温的确定 479

第五节 几种特珠板材的生产 480

1.胶衣板材的生产 480

2.彩条胶衣板材的生产 480

1.阻燃、透光型FRP波纹板的应用 481

2.普通型透光型FRP波纹板的应用 481

第六节 典型制品应用及发展方向 481

3.其他方面的应用 482

第十二章 增强热塑性塑料片材 483

第一节 引方 483

一、概述 483

二、增强热塑性塑料片材的发展 484

三、增强热塑性塑料片材的分类 486

1.连续纤维增强热塑性塑料片材 486

2.中长纤维增强热塑性塑料片材 487

四、增强热塑性塑料片材的特点 487

一、概述 488

第二节 增强热塑性塑料片材的制造工艺 488

二、熔融浸渍工艺 489

三、悬浮沉积工艺 494

四、其他制造增强热塑性塑料片材的方法 495

1.流态化床法 495

2.静电吸附法 497

第三节 增强热塑性塑料片材制品的成型 499

一、制品设计 499

二、模具设计 500

1.概述 503

三、模压成型工艺 503

2.装料形式及坯料剪裁 504

3.坯料的预热 505

4.片材在型面上的铺放方式 508

5.制品的压制及冷却固结 509

四、增强热塑性塑料片材的性能及其测试方法 510

1.增强热塑性塑料片材的机械性能 510

2.增强热塑性塑料片材的热性能 512

3.增强热塑性塑料片材的电性能 513

5.增强热塑性塑料片材的流动性能 514

4.增强热塑性塑料片材的耐化学性能 514

第四节 增强热塑性塑料片材的应用 515

一、概述 515

二、在汽车工业中的应用 515

1.在美国的开发应用情况 515

2.日本的开发应用情况 515

3.欧洲开发应用情况 518

三、在其他领域中的应用情况 518

1.在建筑工业中的应用 518

2.在交通运输业中的应用 519

3.在其他部门中的应用 520

四、增强热塑性塑料片材的再生利用 520

参考文献 521

第十三章 先进复合材料成型技术 523

第一节 概述 523

一、成型技术在复合材料结构中的作用 523

二、先进复合材料的应用 524

第二节 预浸料及其切割 526

二、预浸料的制备方法 527

一、预浸料种类及对预浸料的基本要求 527

三、预浸料的质量控制 529

四、预浸料的裁切 530

第三节 典型成型工艺简介 531

一、热压罐成型 531

二、真空袋成型法 534

三、压力袋成型法 535

四、模压成型法 535

五、缠绕法成型 536

六、拉拔成型法 536

八、树脂转移模成型 537

七、软模成型法 537

第四节 复合材料成型模具 539

一、对模具的基本要求 540

二、模具材料 540

三、模具结构形式 541

四、模具设计要求 542

第五节 复合材料的切割加工 543

一、切割加工的基本要求 543

二、切割工具 544

三、制孔 545

第六节 制造过程中的工程管理 547

一、厂房及环境的要求 547

二、复合材料作业管理 547

三、成型过程作业管理 548

第七节 复合材料无损抽验 549

一、复合材料构件的缺陷 549

二、复合材料构件的缺陷检测 550

1.超声检测 550

2.射线检测 551

3.涡流检测 552

4.光学全息照相 553

5.红外检测 553

第八节 先进复合材料结构固化用辅助材料 554

参考文献 557

第十四章 复合材料的二次加工 558

第一节 机械加工技术 559

一、概述 559

二、传统机械加工方法 560

1.锉削、磨削与抛光 560

2.车削与铣削 564

3.钻削与锯削 567

4.其他方法 569

三、高压水射流切割技术 569

1.高压水射流切割的原理及特点 570

2.高压水射流切割的分类 571

第二节 固定与连接技术 571

一、概述 571

二、胶接技术 573

1.接头型式设计 573

2.胶接工艺 574

三、机械连接技术 577

第三节 表面装饰技术 579

一、概述 579

二、表面涂装技术 580

1.底材的表面处理 581

2.涂料的选择 583

3.涂装技术 584

4.涂层的抛光 584

三、表面金属化技术 585

1.热喷涂技术 585

3.化学镀膜技术 586

2.真空镀膜技术 586

参考文献 587

第十五章 复全材料修理、修复技术 588

第一节 概述 588

第二节 考虑修理的复合材料结构设计原则和损伤类型 589

第三节 修理区域的划分和修理容差的规定 590

1.修理区域的划分 590

2.修理容差规定 591

第四节 部件损伤的检查与评估 592

1.损伤的检查 592

第五节 复合材料结构的修理类型 593

2.损伤的评估 593

第六节 复合材料结构修理的原则 595

第七节 对轻度缺陷的修复 595

1.擦划伤的修补 595

2.表面裂纹的修补 597

3.表面小气泡、鼓泡的修补 597

4.表面针眼、内部气泡与局部分层的修补 598

5.表面涂饰 598

6.填补用腻子 599

1.强度要求不高的裂缝、小孔的修补 600

第八节 对各种破损的修复 600

2.强度要求高的表面深度剥离与穿孔的修补 601

3.大裂缝和断裂的修补 603

4.复杂轮廓部分缺损的修补 603

第九节 复合材料结构修理的典型方法 604

1.复合材料结构修理的典型步聚 604

2.典型的修理方法 605

第十节 复合材料结构修理设备和设施 621

第十一节 复合材料结构修理的适航性和相关技术文件 622

参考文献 622