激光固化快速成型

1 激光固化快速成型简介

激光固化快速成型设备是利用特定波长的紫外光按照特定路径照射光敏树脂使其快速固化形成所需工件的设备。一般包括紫外光发生器、工作台装置和液面涂覆装置,示意图如图1所示。

激光固化快速成型的工件是通过重复多次的分层固化堆积而成。如何将粘稠度高的光敏树脂快速地在工件已固化层的表面形成一层厚度均匀的待固化树脂层在工件的制作中至关重要,它直接影响工件成型的尺寸精度。将光敏树脂适当加热可以降低其粘稠度[4],增加流动性,可以在工件已固化层的表面上快速地涂覆一层厚度均匀的待固化的光敏树脂。所以树脂的有效加热直接影响成型工件的加工效率、尺寸精度,甚至影响工件的机械性能,有必要对树脂的加热器进行研究,以更好地对树脂进行加热。

2 树脂加热器研究

2.1 主要树脂加热器现状研究

现有树脂的加热器主要是加热板、导热油和加热棒组合的加热器。

加热板加热器直接贴在树脂槽四周和底部来对树脂进行加热,加热板直接加热树脂槽,通过树脂槽把热量传递给树脂,由于加热板升温较快,树脂的导热系数又不高,要使整槽树脂达到设定的温度需一段时间,可使树脂温度呈现区域性的梯度变化,直接影响工件的成型精度。另外,跟加热板距离较近的树脂温度长时间偏高,容易造成树脂热分解或出现热固化现象,严重者导致整槽树脂报废。加热板在空气中加热和冷却,热量利用率较低,并容易造成老化,寿命较短。

导热油和加热棒组合由两条或以上的加热棒和导热油组成,两者缺一不可。和这种加热器配合使用的是具有夹层结构的树脂槽,示意图如图2所示。

通过加热棒加热导热油,导热油再加热树脂。导热油加热均匀,调温控温准确,传热效果好,可以在更宽的温度范围内满足不同温度加热的工艺需求,可以大大降低高温加热系统的操作压力和安全要求。这种加热器也会出现加热板所出现的不足,但效果比后者要好,另外,和此种加热器配合使用的树脂槽制作工艺和技术要求较高,成本也较高,导热油也会对树脂槽产生一定的腐蚀。

2.2 热风加热器设计研究

近年来,热风加热树脂工艺得到遍应用,对热风加热器的研究却很少有文献报道。热风加热器是通过加热流动的冷空气形成热风,再由热风加热树脂的加热器。有采用工业用热风机作为加热器进行空气加热的,热风机可实现工作温度、风量的调控。但热风机价格高,体积大且重量重,并且和树脂温度的联动控制复杂且精度不高。因此有必要研究用在激光固化快速成型设备上空气加热的加热器,这种加热器需具备以下条件:

(1)结构简单,容易制作、安装;

(2)风阻小,散热面积大且分布均匀,以使空气加热均匀;

(3)发热温度可精确测量,以更好地控制树脂的温度。

根据以上三个原则,设计方案如图3所示,图3(a)为方案的装配图,图3(b)为方案的截面图。设计方案由加热棒、导热棒、导风锥、散热片、加热棒固定块、固定支架等构成。

加热棒放置在导热棒中,导热棒安装在散热片的孔中,两者之间全部采用导热胶进行填充,以使热量传导的效率更高。加热棒固定块把加热棒固定在导热棒内,加热棒固定块和导热棒采用螺纹连接固定,导风锥可减小空气流动的阻力,和导热棒连接。固定支架固定在导风锥和加热棒固定块上,用于固定整个加热器。温度传感器安装在加热棒固定块上,可精确的监测加热棒的温度,以达到和树脂温度的联动控制,也保护了加热棒,使之安全使用。

导热棒的作用是使发热棒发出的热量更加均匀地传递到散热片上,使散热片对空气的加热更为均匀,材料选用导热系数大的材料,可使热量更快的传递到散热片上,提高加热效率。

散热片截面如图4所示,散热片采用太阳花散热片,此种散热片叶片分布均匀,风机使空气顺着散热片之间的间隙流过,减小了风阻,同时,又使流动的空气得到了充分的均匀加热。散热片材料一般为铝合金材料,因为铝的传热较快,可使流动的空气更快的升温。

3 结论

鉴于用于激光固化快速成型设备热风加热器设计研究的相关文献很少,提出了热风加热器的设计方案,并分析了该方案的可行性。本设计方案结构简单,成本低,制作安装方便,风阻小,散热面积大并且可使空气均匀受热。温度传感器布置在加热棒旁,更好地监测其温度以更好地控制树脂的温度。本方案在长期的实际应用中较好地满足了使用要求,此方案可行,对激光固化快速成型设备热风加热器设计具有一定的工程价值。

摘要：对激光固化快速成型技术进行了简单阐述,介绍分析了树脂加热的两种主要的加热器,提出了一种热风加热器的设计方案,此方案在实际应用中能较好地满足使用要求,具有一定的工程意义。

关键词：激光固化快速成型,树脂,加热器

参考文献

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激光固化快速成型篇2

在硅橡胶中存在长链结构和很少的截面链接结构。在玻璃态转变温度以下时, 硅橡胶很脆;高于此温度时, 它们开始富有弹性。当硅橡胶中的截面结构扩大时, 其强度和硬度都会增加。与其他硅橡胶相比, 具有更显著结构特性的硅橡胶是氯丁、EPDM和天然橡胶。

激光运行参数对支撑强度和延展性的影响如图10。从图中可以看到在较高功率的激光作用下, 合成的材料延展性更好, 支撑强度更高。激光烧结参数对其弹性模量和拉伸强度的影响如图11。

(6) 聚合物混合材料

聚合物的混合提供了一种获得具有特殊结构和性能SLS成型件的新方法, 这种方法有新的应用前景。聚合物的混合物有多个相态, 因此混合物性能很大程度上取决于混合物的显微结构。例如, Salmoria利用PA和HDPE混合 (混合率质量比例分别为80/20、50/50和20/80) , 获得了所需的性能。根据混合物比例的不同, 在不同阶段利用电子显微镜观察显微结构, 用EDX和XRD分析结构特性。

美国的一项专利资料声明, 用于选择性激光烧结 (SLS) 的颗粒, 至少包括有第一种材料构成的内核, 然后第二种材料涂覆在第一种材料上 (另外的部件可供选择) , 同时第二种材料变软的温度要比第一种材料低接近70℃。

涂层通常含有聚合物, 尤其是热塑性聚合物, 例如缩醛聚乙烯、聚乙烯醛酯。涂层也可能由几种低熔点的合金组成, 用在保险丝上。此外, 填充链长≥16的羟基酸 (十七 (烷) 酸, 熔点60～63℃) , 或者在更深层意义上说, 聚合物也同样适用。第二种材料比第一种材料约低70℃或更低, 这样与至今仍在应用的各种材料相比, 该材料可以允许激光烧结在一个非常低的温度下进行, 因此允许被照射粒子和温室之间存在一个比较明显的温度差异。试验还表明, 最高温度的区别越小, 就可以将整个工件区域看成一个整体。

(7) 热硬性材料

热硬性材料可以应用在SLS加工过程中的各个阶段。该材料可以经济地实现实体成型, 因此该种材料可以用作填充剂, 用在以高分子材料为基体的具有硬度要求和网状结构的工件之中。此外该材料还用在成型过程的中间阶段, 在该阶段可以比较容易地实现严格的形状和公差要求。将热塑性塑料作为填充剂的例子就是利用SLS成型法形成金属环氧树脂模型。在这个加工过程中, 利用SLS成型法形成原型件的空穴模型, 然后加入涂有易熔热硬性粘结剂的金属粉末。在上述阶段, 粘结剂通过加热去除, 金属粉末在氧化后形成一个具有很多空洞的空穴结构, 该结构的收缩率很低, 可以保留原型件各种相关的几何特征, 空洞结构强度被加强, 加入填充剂, 利用环氧树脂弥补空洞。

利用激光烧结, 由金属和热硬性材料组成的混合物生产金属工件也是可能的。当热硬性材料经激光照射时, 材料会立刻转变为具有粘性的液体。以选择性激光烧结环氧树脂和铁的粉末混合物为例, 在分子中的极性基团 (例如环氧树脂基团) 与树脂基团同时被极化。液体从由气孔构成的空洞中流出浸润金属颗粒。这样在不同的粒子之间就形成了一个桥梁。粘结效果主要受树脂与铁之间界面特性的控制。由于铁元素的磁性, 铁质材料表面常常会吸附一些像H2O和HCl这样的一些分子, 使得铁质表面附着有活性氢原子。氢原子的结合附着在树脂分子极性基上带负电的氧原子, 与铁质结构表面上的活性带正电的氢原子发生反应。铁质粒子联接强度很大, 主要原因是原子结合力比那些发生在铁质材料表面和其他无极性聚合物之间的分子间结合力要大。温度升高时, 树脂粘性会降低, 粘稠的液体可以更好地扩散。因此, 会有更多的铁质材料表面附着树脂。然而, 由过多激光能量诱发的树脂降解也可能会发生, 从而降低联接的能力。

(8) 应用在模具和SLS成型中的高分子材料的特性

当考虑与高分子材料有关的其他问题时, 需要考虑增强丰富粘接模型。现在想要讨论相近的选择, 例如注塑模具。最重要的方法是比较两者的区别, 弥补模型的缺陷。图12展示了现在所有的商用SLS材料与注塑高分子材料的比较结果。SLS材料与模具材料相比, 没有一种SLS成型材料能够达到很高的拉伸强度、弹性模量和伸长率。其伸长率很小的原因可以用材料中含有较多的具有高硬度、低伸长率的短颈状结构解释。

1—硅橡胶;2—PEEK C;3—PEEK B;4—PA6;5—PPa;6—PC;7—ECTFE;8—PTFE;9—聚乙烯;10—PEI;a—羧苯磺胺;b—快速成型塑料GF;c—快速成型塑料EX;d—流性塑料;e—SOMOS 201;f—填充型塑料

Zarringhalam的一个有趣的发现表明, 游离的粉末和成型工件之间存在界限。在特定的情况下, 在成型件中也可能存在未熔覆的粒子。这些问题可以通过合适的能量入口设定去克服, 需要修正扫描方式, 采用交叉扫描 (在x和y方向等) 或在同一层上多次扫描。边界的状态不完善, 可以通过一种被称为离线扫描的方式, 在游离的粉末与成型件之间强加一个边界线实现部分改善。

经DLS分析, 具有很低的再结晶化率的粉末, 在加热和冷却阶段的吸热和放热峰值不重合或只有部分重合, 这种现象会使工件接近紧实, 并且几乎不存在扭曲变形, 而峰值重合度较高时会有坏的结果。

同金属相比, 应该避免粒子材料出现热损坏。对PA12的研究表明, 这些材料的循环利用性很差, 长期吸收热量会导致分子链增长, 从而使分子质量和粘性增加。这样会导致成型条件不断变化, 熔解温度不断转变。经验表明, 熔融温度随功能件的质量和粉末粒子的使用时间直线上升。在极端情况下, 由于其结构特性, 在工件表面会形成“剥了皮的桔子”状的图案 (如图6) 。这个问题可以通过加入首次使用的材料改善 (20%的未经使用材料, 30%的已用过材料) 。通过活塞施加在熔体上的特定熔融流动指数 (MFI) , 是指温度为190℃、负荷为2.16 kg的条件下, 熔体在10 min内通过直径为2.095±0.005 mm、长度为8.000±0.25 mm的毛细管的质量 (一些聚合物的MFI是在不同温度、压力和孔颈的毛细管中测量的) 。MFI是对一个分子平均质量的评价, 也是一种逆向测量熔体粘性的方法, 总之MFI越高, 在同样的试验条件下聚合物流动性越好。因此, 在加工程序运行之前, 需要预测并进行控制。通常, MFI较高的高分子材料用在注塑模具上, MFI较低的高分子材料常用于吹塑成形和挤压成形。

当聚合物粉末在SLS中二次利用时, 聚合物的MFI已经大约是第一次使用粉末MFI的3倍。这会导致熔体粘性增大, 甚至有时已经不再适用于成型过程。

保持MFI为常数, 即使从来不加入初次使用的粉末, PA12也能稳定重复地应用于成型过程。加入玻璃填充物的PA12材料, 会使上面的现象变得更加明显, 也会导致材料机械性能显著下降, 不同成型状况就是一个很好的证明。

在成型过程中, 对于像PS和硅橡胶等材料来说, 寿命、结果变化和组件的机械特性都不是十分重要。表2为现在商用的SLS聚合物材料与SLS加工过程密切相关材料特性。

淮安市秸秆固化成型利用初探篇3

秸秆固化成型是利用专用设备, 将秸秆等压缩变成清洁固体成型燃料或秸秆块。这种燃料无任何添加剂和清洁剂, 是新兴的生物质发电和生物质锅炉用燃料, 可以代替传统的煤炭, 俗称“秸秆煤”。秸秆固化利用有着明显的优势和良好的前景。

(1) 秸秆固化成型技术和设备已经基本成熟。多年的研发和试验示范结果表明, 该技术设备普遍适用于水稻和玉米等秸秆固化成型。

(2) 秸秆固化成型利用可以就地就近大量消耗秸秆。一套秸秆固化成型利用设备可就地消耗秸秆3 000 t, 可以解决500 hm2耕地的秸秆利用问题。一般规模乡镇布局6～10台套设备即可基本解决本地稻秸秆利用问题。

(3) 秸秆固化成型利用效益显著。每条标准生产流水线年收入可达10万元以上。就农民来说, 每亩秸秆的售出收益大约60～80元, 相当于一亩地机收的成本费用。一条生产流水线可解决4个以上的农民就业问题。同时, 秸秆经过热压成型后再燃烧, 可提高燃烧温度和热利用率, 清洁卫生, 价格低廉, 炉渣少, 易清理, 零排放, 可再生。

(4) 秸秆固化成型利用是国家大力扶持发展的新兴产业。国家对“企业注册资本金在1 000万元以上、企业秸秆能源化利用符合本地区秸秆综合利用规划、企业年消耗秸秆量在1万t以上 (含1万t) 、产品实现销售并拥有稳定用户”的秸秆能源化生产企业给予扶持。江苏省专设了秸秆还田和综合利用示范县、推进县项目资金, 目前已经列入购置补贴范围的秸秆固化成型设备有数十个型号, 补贴额度大约占设备价格的30%。加快推进秸秆固化利用的条件日趋成熟。

2 淮安市秸秆固化成型利用现状

秸秆机械化切碎还田有效解决了麦秸秆的出路问题, 但是水稻秸秆由于量大、秆粗, 切碎难, 还田难, 其出路问题一直备受关注。如果长期采取一年两季的稻麦秸秆全部还田, 还需要考虑土壤自身对秸秆的“消化”能力。如何有效解决稻秸秆的出路问题成为农机部门需要攻克的难题。在确定用工业化的理念解决稻秸秆利用问题的基本思路以后, 经过考察、对比和学习, 淮安市首先在盱眙、洪泽等地尝试引进龙头企业布点示范秸秆固化技术。从2010年底开始, 该市农机部门对项目可行性进行了认真的调研, 做了大量深入细致的工作。通过多年的努力, 全市现已建成并投产了121条秸秆固化生产线 (其中2011年完成88条) , 形成了近30万t秸秆煤的生产能力;另外还有31条生产线选址待建。

目前, 淮安市确立了“夏季突出还田, 秋季主攻利用”的秸秆综合利用基本思路, 在江苏省率先探索形成了具有淮安特色的秸秆利用“2+X”模式, 开创了秸秆固化成型利用工作的新局面。盱眙、涟水等地采取政府引导、企业主导、部门指导、社会倡导的“四导”措施, 取得了“企业发展、农户得实惠, 环境优美、政府得民心”的良好成效。江苏国绿生物质燃料有限公司、江苏奥科瑞丰公司等企业落户淮安, 全市目前累计项目投资超过3个亿。良好的社会经济效益不但吸引了企业投资, 也充分调动了广大农户的参与积极性, 有的农户参与承包企业示范点生产, 有的农户主动充当示范点收草经纪人。农作物秸秆固化利用已成为淮安市秸秆的新出路, 为在“十二五”期间实现生态市、生态县、生态乡 (镇) 、生态村建设全覆盖提供了强有力的支撑。

3 推进秸秆固化利用的主要措施

(1) 提升装备性能。秸秆固化成型设备品种繁多, 品牌鱼龙混杂, 产品质量参差不齐。为保证选型设备质量, 该市农机部门组织各有关方面的技术力量, 广泛考察目前我国秸秆固化成型设备的性能和生产厂家实力, 了解先行上马公司的设备选用情况, 组织部分厂家设备到淮安本地开展生产疲劳性试验, 防止盲目选购设备。为有效改良北方地区以玉米秸秆固化成型为主的设备性能, 使其全面适应淮安地区种植特色, 该市重点扶持在盱眙建厂的江苏国绿生物质燃料有限公司与河南昌田重工联姻, 研制生产出适应本地的秸秆固化成型生产设备;同时加大对该公司的技术支持和业务指导力度, 加速其产品鉴定、示范推广和纳入推广目录、补贴目录的进程。

(2) 优化运行机制。秸秆固化作为秸秆商品化生产项目, 离不开市场主导和企业化运作。该市着力扶持、优先发展“龙头企业+合作组织+经纪人+大户”的运作方式, 使一批企业、大户、经纪人茁壮成长。位于淮阴区渔沟镇的淮安市绿原生物质秸秆加工有限公司, 占地面积2 hm2, 3条生产线一字排开, 2011年收购秸秆2.6万t, 实现销售728万元、利润67万元;2012年上半年收购秸秆1万t, 实现销售230万元、利润20万元, 该公司与楚州、泗阳生物质电厂建立了长期合作关系, 已签订单1.1万t。涟水县红窑镇三村农民杨开国停办了经营多年的木材加工厂, 腾出场地投资新上了秸秆固化项目, 每天生产秸秆固化产品12 t。另外, 涟水、金湖等县许多农机大户承包了龙头企业建好的示范点进行加工生产, 一批农户主动充当示范点收草经纪人。广大农户的加入和积极参与, 不但加速了该项技术推广普及的进程, 加大了秸秆固化利用的产业链, 而且夯实了全市秸秆禁烧、禁抛和综合利用的群众基础。

(3) 做好基础性工作。秸秆固化利用是一件新事物, 没有成功的做法和现成的标准可供借鉴。该市在广泛征求使用者、厂家、专家、学者等各方面意见的基础上, 制定了《淮安市秸秆固化成型加工点选址建设指导性意见》。同时联系一批龙头企业来淮洽谈, 多次邀请厂家召开调研分析会和专项推进会, 完善了《淮安市秸秆固化成型利用工作2011-2015年发展规划》, 会同市财政、农委等部门制定出台了《淮安市秸秆固化成型利用工作考核奖励暂行办法》, 开展了全市秸秆固化成型利用申报考核以及奖补等工作。

4 存在问题及对策

秸秆固化成型利用技术是国家大力扶持发展的新兴产业, 具有显著的经济效益, 不仅可以就地大量消耗秸秆, 还能够吸引大量社会资本进入, 形成新的富民产业, 吸纳农村劳动力就业。这是值得推进的政府满意、群众受益、企业赢利的好项目。虽然推广工作取得初步成效, 但是也存在县区发展不平衡, 前期推进快、持续推动力度不足, 少数示范点秸秆利用能力不强等问题。要进一步推进这项工作, 需要做好以下四个方面的工作:

(1) 发挥龙头企业的引领作用。秸秆固化作为秸秆商品化生产项目, 企业主导和市场化运作是该市在实践中得到的成功经验。江苏国绿生物质燃料有限公司充分利用政府在用地、用电、科学布点和提供优质服务等方面的支持, 继2010年在盱眙县快速推进秸秆固化成型布点生产后, 2011年又在涟水县积极布点示范, 目前在全市拥有秸秆固化成型加工点32个, 年处理秸秆15万t以上, 固化产品远销浙江、苏南等地, 与许多客户建立了长久的合作关系, 市场前景看好。盱眙县正是通过鼓励该企业改进生产技术, 稳定产品质量, 开拓市场, 不断提高秸秆固化产品和设备的竞争力和市场占有率, 从而推动全县秸秆固化产业做大做强。

(2) 加强村级集体的组织作用。秸秆固化利用示范点布点到村, 只有充分发展村级集体在筹备建设、选址布局、收草储运、用工服务和矛盾协调等方面的作用, 才能将农户收获秸秆、经纪人收运秸秆、村级加工成型、专业车队运输等环节组合成完整的秸秆利用产业链。要充分发挥村委会的组织作用, 按照企业生产计划和加工需求实现原料均衡供给, 按照农户分散储草、经纪人集中收草和加工点规模储草相结合的原则, 提前制订秸秆收储方案, 从源头解决秸秆产业化推进中的难题。

(3) 发挥科学规划的规范作用。秸秆固化成型加工点的选址, 要求做到交通便捷、场地开阔、设施配套、水源靠近、电压稳定、安全保障。按照666.67 hm2 (1万亩) 农田面积建设1个秸秆加工点的基本要求, 科学规划, 合理布局。市级有关部门也要根据国家和省、市优惠政策拟定全市发展战略, 以县域为单位, 切实加大统筹协调和合力推进力度, 争取用2年时间初步建成全市秸秆固化利用产业化生产体系。同时, 以投产或规划建设的秸秆固化示范点为中心, 周边5 km范围内提倡秸秆少切碎、适量还田, 鼓励秸秆收集、集中堆放;周边2 km范围内的稻草可以直送示范点储藏。对离固化加工点2～5 km范围的, 以村为单位设立临时堆放点, 确保收割期过后有草可用。

复合材料基体固化成型工艺研究篇4

经过半个多世纪的发展, 复合材料固化成型方法已经有几十种, 每种工艺都有各自的优缺点, 有各自的适用范围, 但是它们之间存在着共性, 从原材料到形成制品的过程, 都需经过固化与成型工艺。本文介绍了国内外复合材料主要的固化方法、成型工艺, 并对其研究与应用进行了展望。

1 复合材料基体固化

高性能复合材料如碳纤维环氧复合材料的固化过程是基体材料从液态变为固态的过程, 这个过程是一个复杂的热、化学和力学性能急剧变化的过程, 由于热效应和化学反应效应会导致残余应力和变形产生, 因此复合材料基体的固化相当重要。

1. 1 传统的热固化。复合材料的固化过程就是将预制件放入烘箱 ( 或热压机或热压罐) 中对预制构件进行加热和加压的过程, 是热固性树脂与纤维结合, 形成复合材料结构件的过程。但是要想得到质量好的复合材料结构件, 必须选择最佳的固化工艺参数[9], 工艺参数主要指温度、压力及加压点、升降温速率和保温时间等。可以利用示差扫描量热法 ( DSC) 对树脂在固化过程中的反应历程及其树脂的流变学性能黏度变化进行分析来加以确定。

1. 2 辐射固化。辐射源很多, 如: α、β—、β + 、γ 和中子射线。主要的辐射固化 ( radiation curing) 有电子束固化 ( EB) 和紫外线固化 ( UV) 2 种。

1. 2. 1 电子束固化。即高能量电子束碰撞目标分子, 释放足够的能量使其产生一系列活泼的粒子, 当邻近分子发生这一过程时, 活泼粒子释放出能量, 形成化学键。电子束固化可使聚合物体系性能如模量、强度、冲击强度、硬度、耐热性及抗冲击、抗蠕变等都会有一定程度的提高。

1. 2. 2 光固化。运用光敏树脂浸渍纤维增强材料制成柔性预浸料修理补片, 用黏结的方法贴补到破坏损伤区, 在紫外光的照射下迅速固化, 从而在短时间内完成结构的修补。

1. 3 微波固化。微波是频率为109 ~ 1 011 Hz的电磁波, 其固化机理是极性物质在外加电磁场的作用下, 内部介质极化产生的极化强度矢量落后于电场一个角度, 导致与电场相同的电流产生, 构成物质内部功率耗散, 从而将微波能转化为热能, 致使固化体系快速均匀升温而加速反应。

2 复合材料成型工艺

2. 1 模压成型工艺。模压成型的基本过程是将一定量的经过预处理的模压料放入预热的压模内, 施加较高的压力使模压料充满模腔, 在预定的温度条件下, 模压料在模腔内逐渐固化, 然后将制品从压模中取出, 再进行必要的辅助加工。模压成型工艺的优点是生产效率高、制品尺寸准确、表面光洁, 适用于大批量生产; 结构复杂的制品可以一次成型, 无需有损于制品性能的辅助加工 ( 如车、铣、刨、磨、钳等) , 制品的外观及尺寸的重复性好。

2. 2渗透成型技术。渗透成型技术包括: 树脂传递模塑 ( RTM) 、真空树脂传递模塑 ( VRTM) 、结构反应注射成型

( SRTM) 、射频干扰 ( RFI ) 和西曼树脂浸渍模塑工艺 ( SCRIMP) 等。它们的共同特点是: 一般情况下可不采用热压罐;仅真空压或低外压; 要求树脂有低的黏度; 制造周期短; 不用预浸料; 劳动工时少; 辅助材料消耗少; 边角料少, 结构整体性高。

2. 3 缠绕成型工艺。第一个纤维缠绕技术专利于1946 年在美国注册, 即固体火箭发动机壳体和压力容器开发系统研究。此后, 发动机壳体、压力容器、飞机雷达罩、导弹头锥、鱼雷发射管及玻璃钢制品等都应用该项专制。

2. 4 拉挤成型工艺。复合材料的拉挤成型工艺是将已浸润树脂胶液的连续纤维束或带, 在牵引结构拉力作用下, 通过成型模成型, 在模中或在固化炉进行固化, 连续引拔出长度不受限制的复合材料型材。由于在成型过程中需经过成型模的挤压和外牵引拉拔, 而且生产过程和制品长度是连续的, 故又称为拉挤连续成型工艺[26,27]。拉挤成型工艺具有生产效率高、工艺易于控制、产品质量稳定等优点; 而且拉挤制品中纤维按纵向布置, 又是在引拔预张力下成型, 因此纤维的单向强度得到了充分的发挥, 制品具有高的拉伸强度和弯曲强度。

3 展望

21 世纪初, 国外生产应用的复合材料中90% 以上是树脂基复合材料, 树脂基复合材料的自动化铺设技术、压注成型技术、树脂转移模塑工艺、柔型树脂转移模塑技术、智能挤压树脂转移模塑技术、纤维自动缠绕技术等将是发展和应用的重要技术。可以肯定, 随着研究的深入和技术的开发成熟, 复合材料结构件, 特别是高压容器将会被应用到更广泛的军事与民用领域。

指导教师: 应吉日木吐

摘要：树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、抗疲劳性能优良、工艺性能良好及具有可设计性等特点, 一直受到工业界的重视, 各种复合材料产品被应用到各行各业, 尤其是在航空航天领域。复合材料从原材料到形成制品的过程, 都需经过固化与成型, 方法已经有几十种。文中介绍了国内外复合材料主要的基体固化方法、成型工艺和相关研究;固化方法主要有热固化、辐射固化与微波固化等, 成型工艺主要有模压成型、渗透成型、缠绕成型与拉挤成型等;同时, 对工艺研究与应用也进行了展望。

关键词：复合材料,基体固化,成型工艺

参考文献

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