王升版复合材料成型与设备
第一章绪论
FRP 纤维增强塑料Fiber reinforced plastics
FRTP 纤维增强热塑性塑料Thermoplastic
SMC 片状模塑料Sheet molding compound
DMC 团状模塑料Dough moulding compound
BMC 块状模塑料Bulk molding compound
RTM 树脂传递模塑Resin Transfer Molding
RIM 反应注射模塑Reaction Injection Molding
RRIM 增强反应注射模塑Reinforced Reaction Injection Molding
GMT 玻璃纤维增强热塑性片状模塑料Glass fiber reinforced thermoplastic sheet molding compound)
AS AS树脂，丙烯腈—苯乙烯共聚物Acrylonitrile styrene copolymer
1、复合材料的定义是什么？
答：CM广义的定义：是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。
狭义定义：（通常研究的内容：）用纤维增强树脂、金属、无机非金属材料所得的多相固体材料。
2、按照基体不同复合材料怎么分类？
答：金属基复合材料、树脂基复合材料、非金属基复合材料。
3、复合材料性能的主要决定因素有哪些？
答：a、增强材的性能、含量及分布情况
b、基体材料的性能及含量
c、界面的结合情况
4、复合材料的主要性能特点有哪些？
答：1、轻质高强
是CM最突出、重要的特点，也是研究最多的特点。可以用比强度（强度/密度），比弹性模量（弹性模量/密度）来定量描述。
2、可设计性好
是复合材料区别于传统材料的根本特点之一。
3、工艺性能好
复合材料的工艺性能十分优越，其成型方法多种多样，成型条件机动灵活。
?以上三点是复合材料通有的特性。具体到玻璃纤维增强树脂基复合材料，还具有以下特性：
4、热性能好
导热系数小，是金属材料1/100～1/1000；特殊类型的玻璃钢可耐瞬时高温。
5、耐腐蚀性能好
可以耐酸、碱、盐的腐蚀、海水、微生物腐蚀，适合于制作化工管道、储罐、船舶等。
6、电性能好
a、电绝缘性能好，不受电磁作用；
b、微波穿透性好；
c、可制作成不带静电的制品。
7、其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。
5、目前在生产上经常采用的成型方法有16种：
答：1、手糊成型——湿法铺层成型2、夹层结构成型（手糊法、机械法）3、模压成型4、
层压成型5、缠绕成型6、拉挤成型7、注射成型8、喷射成型9、真空袋压力成型第2章手糊成型
1、手糊成型工艺的优缺点有哪些？
答：手糊成型工艺的优点：
1、不受尺寸、形状的限制；
2、设备简单、投资少；
3、工艺简单；
4、可在任意
部位增补增强材料，易满足产品设计要5、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。
手糊成型工艺的缺点
?1、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差；2、产品性能稳定性差；3、产品力学性能较低。
2、简述不饱和聚酯树脂的固化原理
答：固化是通过引发剂引发聚酯分子中的双键，与可聚合的乙烯类单体(如苯乙烯)进行游离基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构
3、不饱和聚酯树脂固化有哪几步反应形式？
链引发、链增长、链终止
链引发：树脂被引发后，双键打开，形成“游离基”
链增长：聚酯分子双键及乙烯类单体双键被引发后，就会进行链增长反应
链终止：链终止反应就是指体系反应的终止过程。
4、苯乙烯交联剂的优缺点是什么？
优点：粘度低；与树脂有良好的共混性，能很好的溶解引发剂、促进剂；苯乙烯双键活泼，易于进行共聚反应；价格便宜，材料来源广。
缺点：沸点较低（145℃），易挥发，有一定毒性，对人体有害。
5、过氧化物引发剂的特性指标有哪几个、具体含义是什么？
以活性氧含量；临界温度；半衰期来评价
?①活性氧含量表明可以产生自由基量的指标。
?②临界温度是过氧化物具有引发活性的最低温度。因此选择引发剂时应考虑固化
工艺条件的允许温度，引发剂的”临界温度”应低于固化温度。
?③半衰期在给定条件下，引发剂分解一半所需时间，表明了引发剂的反应速度。
6、什么是促进剂？
常用的引发剂其临界温度均在60℃以上，说明单独使用有机过氧化物，不能满足不饱和聚酯树脂室温固化的要求。实践发现，在促进剂的存在下，有机过氧化物的“分解活化能”显著下降，可以使有机过氧化物的分解温度降到室温以下。
7、手糊制品为什么要在表面覆盖聚酯薄膜？
自由基与苯乙烯的反应速度比自由基与O2的反应速度慢104倍，一般聚酯树脂制品固化时，表面应覆盖聚酯薄膜。若不用薄膜覆盖，也应使成型表面形成与空气隔离的物质，否则自由基与周围空气中的O2、H2O反应，耗去大部分自由基，造成表面固化不完全而发粘。8、采用伯胺类固化剂时环氧树脂的固化机理是什么？
第一步：伯胺与环氧基反应生成仲胺
RNH2+CH2OCH﹏﹏
第二步：仲胺与环氧基反应生成叔胺
R-NH-CH2-CHOH﹏+CH2OCH﹏
RN CH2-CHOH~~~
CH2-CHOH~~~
若采用多元胺则可反应形成网状结构，使树脂固化。特别树脂分子链上有多个环氧基时，更容易形成网状结构。
9、改性伯胺固化剂的优点是什么？
提高固化剂的分子量，减少挥发性，降低毒性。使分子中带有羟基，提高了固化反应活性。
10、环氧树脂的活性稀释剂和非活性稀释剂？
活性稀释剂：降低树脂粘度的同时，参与固化反应的稀释剂。改善工艺性能的同时也改善材料的性能。
非活性稀释剂：只起降低树脂粘度的作用，不参与固化反应的稀释剂。树脂固化时部分逸出，部分残留在制品内。
11、玻纤为何比同成分的玻璃抗拉强度高出几十倍？
①玻璃内部及表面均存在着较多的微裂纹，在外力的作用下，微裂纹处特别是表面微裂纹处，产生应力集中，首先破坏。玻纤高温成型时，减少了玻璃内部成分的不均一性，使微裂纹产生的机会减少，因此纤维的强度提高。
②玻纤在成型过程中由于拉丝机的牵引力作用，使玻纤内部分子产生一定的定向排列，抗拉强度提高。
12、玻璃纤维的电绝缘性主要取决于什么因素？
在外电场的作用下，玻璃纤维内部的离子产生迁移时会导电，玻璃纤维的导电性主要取决于化学组成。碱金属离子最容易迁移，因此玻璃纤维成分中碱金属离子越多，其电绝缘性越差。
13、偶联剂的作用机理是什么
偶联剂是一种改善玻纤的表面性质，即能与玻纤起化学反应形成化学键结合，又能与树脂起化学反应形成化学键结合的表面处理剂。
14、什么叫前处理布？
把表面处理剂就加入到“浸润剂”里（这种浸润剂称为增强型浸润剂），在拉丝时表面处理剂就被覆盖在了玻璃纤维上。这种纤维所制的布称为“前处理布”。
15、玻璃钢模具制作的主要原材料有哪些？
（1）胶衣树脂：应具有收缩率低、延伸率高、耐磨、耐热、硬度高等优良性能。
（2）玻璃纤维表面毡和玻璃纤维短切毡。
（3）中碱无捻方格布
（4）不饱和聚酯树脂
（5）无机填料
16、玻璃钢模具采用表面毡的作用是什么？
增强胶衣，防止表面微裂纹；形成富树脂层以提高模具光洁度和耐腐蚀性能；消除玻纤布在表面产生的痕迹。
17、手糊成型工艺的脱模剂应具备什么特点？
（1）不腐蚀模具，不影响固化，与树脂粘附力小；
（2）成膜迅速、均匀、光滑；
（3）使用简便、安全，价格便宜。
18、什么是凝胶时间？
指在一定温度条件下，树脂中加入定量的引发剂、促进剂或固化剂，从粘流态到失去流动性，变成软胶状态凝胶所需的时间。一般采用引发剂、促进剂用量调节
19、影响不饱和聚酯树脂凝胶时间的因素有哪些？
⑴引发剂、促进剂用量。引发剂、促进剂用量大，凝胶时间缩短；⑵胶液体积的影响。胶液体积越大，热量不易散失，凝结快；⑶环境温度、湿度的影响：气温越高，凝结越快；湿度越小，凝结越快
⑷制品表面积影响：制品表面积大，凝结快。
20、胶衣裂纹产生的主要原因有哪些？
胶衣层厚薄不均，厚部牵拉
21、手糊制品表面发粘的原因及解决办法是什么？
.空气湿度太大，水对树脂起阻聚作用。
解决：制品表面覆盖薄膜隔绝空气；在树脂中加入0.02％左右的液体石蜡；在树脂中掺加5％的异腈酸酯
.引发剂、促进剂的比例弄错或失效，更换引发剂、促进剂。
22、喷射成型工艺中的内混合型和外混合型各有什么特点？
23、RTM 成型工艺特点是什么？
a.设备投资少，用小吨位压机生产大型制品（相对模压）。
b.制品双面光滑，尺寸稳定。
c.可设计性好，可局部加强，甚至生产泡沫夹层结构。
d.模具制作较方便（相对模压）。
e.对树脂填料的适应性广。
f.劳动强度低，生产效率高。
g.产品后加工量少。 h.环境污染小（闭模，单体苯乙烯挥发少）。 第3章夹层结构
1、何为夹层结构？夹层结构为什么具有刚度大的特点？
①由高强度的蒙皮(表层)与轻质芯材组成的一种结构材料。
②
可以在玻璃钢板用量不变的情况下，增加梁的高度，使刚度提高。材料的挠度与其厚度的3次方成正比，如果把厚度为h 的玻璃钢从中间等分，夹上2h 的芯材，厚度变为3h ，则其刚度增加到原来刚度的27倍。
2、影响蜂窝夹层性能的主要因素有哪些？如何影响？原因是什么？
（1）含胶量对性能的影响：含胶量高，蜂窝强度高，容重也大
（2）玻纤布对性能的影响：厚度大，强度高，容重也大。
（3）蜂窝尺寸的影响：蜂窝尺寸大，容重小，强度也小。
（4）蜂窝高度的影响：蜂窝高度大，制品刚度提高，弯曲强度提高；压缩强度降低。
第4章模压
1、何为模压？加热加压的作用？
将一定量的模压料放入金属对模中，在一定温度、压力作用下，固化成型制品的方法。 使模压料塑化、流动，充满空腔，并使树脂发生固化反应。
2、简述短纤维模压料制备工艺流程。
树脂调配
↓
玻璃纤维→热处理→切割→蓬松→混合→撕松→烘干→模压料
3、简述树脂溶液粘度对短纤维模压料质量的影响。
降低胶液粘度有利于树脂对纤维浸渍，并可减少捏合过程的纤维强度损失。但是，粘度过低，在预混过程中会导致纤维离析，影响树脂对纤维的粘结。
4、什么是模压料的收缩性？由哪几种收缩组成？
模压制品从模具脱出后尺寸减小的特性称模压料的收缩性。由制品的热收缩(可逆收缩)和结构收缩(化学收缩，不可逆收缩)组成。
5、简述MgO 、CaO 对SMC 的增稠机理。
第一阶段：金属氧化物或氢氧化物与聚酯端基－COOH进行酸碱反应，生成碱式盐。碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加
第二阶段：碱式盐与聚酯分子中的酯基(氧原子)以配位键形成络合物
碱式盐之间或与聚酯之间进一步脱水使分子量成倍增加
6、SMC低收缩添加剂的作用机理是什么？
当SMC在模具中加热固化时，随体系的温度升高，树脂发生热膨胀，聚酯与苯乙烯开始发生聚合，相当于其在热塑性聚合物的内压力下进行固化，因而在未发生收缩前就被固定下来了。即热塑性树脂热膨胀力阻止了聚酯固化时的收缩。热塑性树脂固化稍迟，虽然聚合降温时也发生收缩，但是此时周围热固性树脂已经固化，故只能形成局部微孔收缩而不能形成整体收缩。
7、简述模压成型的工艺流程。
8、模压成型中的预压有什么优点？
将模压料在室温下预先压成与制品相似的形状，然后再进行压制。
预成型操作可缩短成型周期，提高生产效率及制品性能。
9、模压成型常用的压机和模具分别有哪些?
液压机工作原理：
只要两活塞的直径比足够大，就可在小活塞上作用很小的力，而在大活塞上得到很大压力。性能参数：(1)公称压力液压机的最大总压力或称液压机的吨位，是表示机器压制能力的主要参数，一般用它表示机器规格。例如国产SY-250液压机即表示最大总压力为250t的塑料（S) 液压机（Y)。
(2)最大使用压力工作压力，即液压机实际施加于模具的压力
(3)最大回程力液压机活动横梁在回程时所需要的力，一般为液压机吨位的20%~50% 10、如何确定模压压力、温度和时间？
模压温度：根据树脂的放热曲线来确定的，看其在什么温度下基本完成固化，此温度即模压温度。
保温时间：目的是使制品完全固化，并消除内应力。
后固化处理：一般制品脱模后在烘箱内进行后固化处理，目的是提高制品的固化反应程度。后固化温度不可过高，时间不可过长，以免制品热老化，使性能下降。
成型压力: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。
加压时机：对普通模压，加压过早，树脂反应程度低，分子量小，容易造成树脂与纤维离析；加压过晚，树脂反应程度过高，分子量急剧增大，粘度过大，流动性差，不易充满模腔。
最佳加压时机应在树脂激烈反应(放出大量气体)之前
第6章层压成型工艺及设备
1、何为层压工艺？
是指将浸有或涂有树脂的片材层叠，在加热加压条件下，固化成型玻璃钢制品的一种成型工艺。
2、层压胶布制备的工艺参数主要有哪些？
主要有：胶液粘度、浸胶时间、烘干温度与时间、牵引张力。
3、层压胶布的质量指标有哪些？
4、简述层压胶布流动度的测定方法。
5、简述卷管成型工艺原理
第7章缠绕成型工艺
1、干法缠绕、湿法缠绕的特点分别是什么？
干法缠绕:将预浸纱带（或预浸布），在缠绕机上经加热至粘流状态并缠绕到芯模上的成型工艺过程。特点：制品质量稳定（含胶量、尺寸等）；缠绕速度快（100～200m/min ）; 劳动卫生条件好；预浸设备投资大。湿法缠绕:将无捻粗纱经浸胶后直接缠绕到芯模上的成型工艺过程。 特点：不需要预浸渍设备，设备投资少；便于选材；纱片质量及张力需严格控制，固化时易产生气泡。
2、缠绕制品的优点是什么？
3、缠绕制品比强度高的原因是什么？
1) 一般材料的表面缺陷是影响其强度的主要因素，表面积越大缺陷率越高，缠绕
纤维直径很细，降低了微裂纹存在几率。
2) 缠绕成型避免了布纹经纬交织点与短切纤维末端的应力集中
3) 缠绕成型，可以控制纤维的方向和数量，使产品实现等强度结构
4) 缠绕成型可使纤维含量高达80%。
4、什么是螺旋缠绕？
芯模绕自轴匀速转动，导丝头以特定速度沿芯模轴线方向做往复运动
5、写出平面缠绕速比的表达式并加以证明。
平面缠绕: 导丝头在固定平面内做匀速圆周运动，芯模绕自轴慢速旋转，导丝头转一周，
速比: 单位时间内芯模旋转周数与导丝头绕芯模旋转的圈数比 6、什么是“标准线”缠绕？螺旋缠绕时，，导丝头经过若干次往返运动后，又缠回到原来的起始点上（空间点）。这样在芯模上所完成的一次（不重复）布线称为“标准线”。完成一个标准线缠绕称为一个完整循环。
7、在螺旋缠绕中什么是切点的“时序相邻”？什么是“位置相邻”？
（可实现机械化、自动化操作）。 （玻璃纤维用量可达80％）; （比强度高的原因有四点 P160）;
（3）生产效率高
（2）生产成本低
（1）比强度高
在极孔圆周上按时间顺序相继出现的两个切点称为时序相邻的两切点。
8、螺旋缠绕中，纤维均匀布满芯模的充要条件是什么？
a 、一个完整循环的诸切点均布在极孔圆周上。
b 、位置相邻的两切点所对应的纱片在筒身段错开的距
离等于一个纱片宽度。
9、芯模转角θn 的公式推导。
10、缠绕机床头箱的输出轴有几根？其作用是什么？
床头箱有三根输出轴:
主轴连接芯模，驱动其运转；
第二根轴连丝杠，带动小车运动，进行环向缠绕；
第三根轴连主动链轮，带动小车，进行螺旋缠绕。
11、什么是线性缠绕，什么是非线性缠绕？
筒身段：芯模转速与小车速度保持线性关系（导丝头匀速运动），即转速比为常数。这类缠绕称为线性缠绕
封头曲面：导丝头必须变速运动,（转速比必须变化）,才能保证缠绕轨迹是测地线，这类缠绕称非线性缠绕。
12、缠绕工艺参数有哪些？
缠绕工艺参数：1、纤维热处理：增强型浸润剂无捻纱，60～80℃，24h ；石蜡浸润剂型纤维， 350℃， 5～7h （除去纤维表面蜡类物质）。2、浸胶方式：两种 P185，
胶含量控制： 20％左右 胶液粘度： 0.35～1.0 Pa.S 缠绕张力的影响： P185～187
纱线速度应小于0.9 m/s 小车速度应小于0.75 m/s
张力过小，制品强度偏低，容器充压时变形大，疲劳性能差；张力过大纤维磨损大，使纤维强度损失制品强度下降。张力大小应适中、均匀。
缠绕张力定义：在纤维缠绕过程中，纤维所受的紧张力称为缠绕张力。
缠绕张力制度：后上去的纤维对前面的纤维产生径向压力，内外层纤维压力差异，不能同时承载，大大降低制品强度和疲劳性能。工艺上采用逐层递减的张力制度，具体说控制后一层和前一层削减后的张力相同。
第10章 热塑性复合材料
1、热塑性聚合物（FRTP ）具有哪些流动特征？
2、聚合物熔体的端末效应、熔体破碎是什么？
3、热塑性树脂的成型性能表现为哪几个方面？
4、温度及冷却速度对聚合物成型过程中结晶的影响。
5、什么是聚合物成型过程中的定向？产生定向后对聚合物的性能如何影响？
2）、两切点之间还可以加入其他切点，称此两切点位 置不相邻。
时序相邻的切点的位置只能有两种情况：
1）、两切点紧密排布，中间不能再加入其他切点，则 称为两切点“位置相邻”。
第11章挤出成型工艺及设备
1、挤出成型工艺：挤出成型工艺是生产热塑性复合材料(Fiber Reinforced Thermo Plastics 简称FRTP)制品的主要方法之一。
工艺过程：先将树脂和增强纤维制成粒料，然后再将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、冷却定型而成制品。
优点：
1、能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固性复合材料；
2、生产过程连续，自动化程度高；
3、工艺易掌握及产品质量稳定等。
缺点：只能生产线型制品。
应用：
广泛用于生产各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等。
短纤维增强FRTP是将玻璃纤维或其它纤维(长0.2 一7mm)均匀地分布在热塑性树脂基体中的一种复合材料，其生产工艺一般都要经过造粒和成型两个过程。长纤维粒料生产的制品其力学性能较高，短纤维粒料则用于生产形状复杂的薄壁制品
2、长纤维的造粒工艺；
长纤维粒料是将玻璃纤维束包覆在树脂中间，纤维长度等于粒料长度。根据纤维在粒料断面的分布情况，分为三种形式:
3、挤出机螺杆压缩段的功用；
松散的粒料被压实、软化，同时把夹带的空气压回到加料口排出。至压缩段末端，全部物料已转变为粘流态。注：挤出成型需要完成粒料输运、塑化和在压力作用下使熔融物料通过机头口模获得所要求的断面形状制品
粒料从料斗进入到挤出机的机筒，在热压作用下发生物理变化，（非化学变化），并向前推进。由于滤板、机头和机筒的阻力，使粒料压实，排气；与此同时外部热源与和物料摩擦热使粒料受热塑化，变成熔融粘流态，凭借螺杆推力，定量地从机头挤出，挤出过程中的压力和温度变化为
4、纤维质量对FRTP 性能的影响
(1)纤维直径对性能的影响
一般来讲，纤维直径越细，强度越高，但有时相差不大，可能是因为纤维细强度高，但同样含量纤维用在CM 中，弱界面也随之增加，加工过程中纤维磨损严重，强度损失也较大。
(2)纤维长度和分散状态对性能影响
一般规律是纤维越长，制品强度越高。试验表明，当玻纤长度小于0.04mm 时，纤维不起增强作用。
纤维在制品中的分散状况对制品性能影响较大。一般来讲，纤维分散越均匀，机械强度和热性能就越好，弹性模量也有明显的增加，所以要保证纤维尽可能分散均匀。
(3)玻璃纤维表面处理对CM 性能影响
玻纤表面处理情况对FRTP 性能影响很大。处理后，力学性能有明显的提高。
第12章 注射成型工艺及设备
1、与模压成型工艺相比，注射成型工艺有什么特点？
注射成型相对于模压成型的特点：
(1)成型周期短，物料的塑化在注射机内完成。(2)热耗量少(3)闭模成型(4)可使形状复杂的产品一次成型(5)生产效率高，成本低
缺点：(1)不适用于长纤维增强的产品，一般纤维小于7mm(2)模具质量要求高 注射成型工艺在CM 生产中主要代替模压成型工艺，近年来发展较快。
2、试比较热塑性CM 与热固性CM 注射成型各有哪些特点？
(1)FRTP 可以反复加热塑化，物料的熔融和硬化完全是物理变化；FRP 加热固化后不能再塑化，固化过程为不可逆反应。
(2)FRTP 受热时，物料由玻璃态变为熔融的粘流态，料筒温度要分段控制，其塑化温度应高于粘流温度，但低于分解温度；FRP 在料筒中加热时，树脂分子链发生运动，物料熔融，但接着会发生化学反应、放热，加速化学反应过程。因此，FRP 注射成型的温度控制要比料温
/℃
T f T g 料温
/MPa 机头 加料段
压缩段 均化段
FRTP严格得多。
(3)FRTP注射成型时，料筒温度必需高于模具温度，物料在模腔内冷却时会引起体积收缩，故需要有相应的料垫传压补料，FRP注射成型时，料筒温度低于模具温度，物料在模腔内发生固化收缩的同时，也发生热膨胀，因此，充模后不需要补料。
3、为什么在注射成型的模具边缘处纤维容易定向排列？
热塑性CM：大分子定向；纤维定向
热固性CM：纤维定向
因此必须合理设计模具，确立物料的流动方向，得到好的制品。
流体的流动过程在横断面上存在速度梯度，愈靠近模具速度梯度愈大即剪应力愈大
复合材料加工工艺综述
复合材料加工工艺综述 前言： 复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。 复合材料是一种混合物。在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中，如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比，其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高，并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内／层间混杂和超混杂复合材料。 60年代，为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要，先后研制和生产了以高性能纤维（如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等）为增强材料的复合材料，其比强度大于4×106厘米（cm），比模量大于4×108cm。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别，将这种复合材料称为先进复合材料。按基体材料不同，先进复合材料分为树脂基、金属
材料成型设备-知识点
成形（Forming），即毛坯（一般指固态金属或非金属）在外界压力的作用下，借助于模具通过材料的塑性变形来获得模具所给予的形状、尺寸和性能的制品。 成型（Moulding），它是指液态或半固态的原材料（金属或非金属）在外界压力（或自身重力）作用下，通过流动填充模型（或模具）的型腔来获得与型腔的形状和尺寸相一致的制品。 成形设备是为各类成形工艺服务的，通过它为模具和被加工材料提供运动、能量、外力、控制等来完成成形生产。 冲压加工是在冲压设备上，通过冲压模具对毛坯施加压力，使材料产生分离或成形，得到预定制件的形状和尺寸的一种加工工艺方法。 装模高度是指：压力机滑块处于下止点时，滑块下表面到工作垫板上表面的距离。 封闭高度是指：压力机滑块处于下止点时，滑块下表面到工作台上表面的距离。 塑料是一种由聚合物和某些助剂结合而成的高分子化合物，在一定温度和压力条件下具有流动性，可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状不发生变化。 冲压加工对冲压设备的要求 （1）设备的公称压力要大于成形工序所需的变形力。（2）保证毛坯顺利放入，制件顺利取出。（3）设备的工作行程速度要符合冲压变形速度的要求。（4）设备的装模高度要与模具的闭合高度相协调。（5）设备滑块和工作台尺寸要能满足需要。 通用压力机的组成： （1）工作机构：即曲柄滑块机构，作用是将传动系统的旋转运动变换为滑块的直线往复运动。包括曲轴、连杆、滑块、导轨等。（2）动力系统：为滑块运动提供能量。包括电机和飞轮。飞轮起能量储存作用，将空负荷时的电机能量转化为飞轮转动的动能，飞轮主要是带轮和齿轮。（3）传动系统：传递能量和变换速度。包括带轮、齿轮等。（4）操纵系统：控制工作机构的工作和停止。包括离合器和制动器。（5）支承部分：把压力机各个部分连接成一个整体。主要指机身。（6）辅助系统和装置：如润滑系统、过载保护装置以及气垫等。 电动机和飞轮的作用与关系 电动机和飞轮都属于压力机的动力系统，电动机为设备提供原始的能量和转速，飞轮则起到储存和释放能量的作用。在非工作行程时将电动机提供的能量储存起来，在冲压工作瞬间，将能量释放出去。没有飞轮电动机就没法正常工作。 在下一个工作周期开始工作之前，电动机应能使飞轮恢复到应有的转速，否则会影响下一次冲压作业；并且电动机带动飞轮启动的时间不得超过20秒，否则电流过大，缩短电动机寿命，甚至引起电动机的烧毁或跳闸。 节点偏置机构主要用于改善压力机的受力状态和运动特性，从而适应工艺要求。如负偏置机构，滑块有急回特性，其工作行程速度较小，回程速度较大，有利于冷挤压工艺，常在冷挤压机中采用；正偏置机构，滑块有急进特性，常在平锻机中采用。 压力机的精度可用以下项目来衡量： ①工作台（或垫板）上平面及滑块下平面的平面度；②滑块的上下运动轨迹线与工作台（或垫板）上平面的垂直度；③模柄安装孔与滑块下平面的垂直度；④各连接点的综合间隙。 压力机中摩擦式离合器—制动器所用摩擦材料的要求：1、有足够高的摩擦系数，特别是在一定温度范围内保持摩擦系数的热稳定性。2、有较长的使用寿命，在一定温度范围内有较高的耐磨性。3、有良好的热传导性。4、有良好的磨合性从而保证摩擦面的良好接触。5、应有良好的抗咬合性。 液压机的特点 1）易于得到较大的总压力及较大的工作空间。2）易于得到较大的工作行程，便于压制大尺寸工件，并可
先进复合材料主要制造工艺和专用设备
先进复合材料主要制造工艺和专用设备 中国航空工业第一集团公司科技发展部 郝建伟 中国航空工业发展研究中心 陈亚莉 先进复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计、成型工艺性好和成本低等特点，是理想的航空结构材料，在航空产品上得到了广泛应用，已成为新一代飞机机体的主体结构材料。复合材料先进技术的成熟使其性能最优和低成本成为可能，从而大大推动了复合材料在飞机上的应用。一些大的飞机制造商在飞机设计制造中，正逐步减少传统金属加工的比例，优先发展复合材料制造。本文旨在介绍在复合材料制造过程中所涉及到的主要工艺和先进专用设备。 复合材料在飞机上的应用 随着复合材料制造技术的发展，复合材料在飞机上的用量和应用部位已经成为衡量飞机结构先进性的重要标志之一。复合材料在飞机上的应用趋势有如下几点： （1）复合材料在飞机上的用量日益增多。 复合材料的用量通常用其所占飞机机体结构重量的百分比来表示，世界上各大航空制造公司在复合材料用量方面都呈现增长的趋势。最有代表性的是空客公司的A380客机和后续的A350飞机以及波音公司的B787飞机。A380上复合材料用量约30t。B787复合材料用量达到50%。而A350飞机复合材料用量更是达到了创纪录的52%。复合材料在军机和直升机上的用量也有同样的增长趋势，近几年得到迅速发展的无人机更是将复合材料用量推向更高水平。 （2）应用部位由次承力结构向主承力结构发展。 最初采用复合材料制造的是飞机的舱门、整流罩、安定面等次承力结构。目前，复合材料已经广泛应用于机身、机翼等主承力结构。主承载部位大量应用复合材料使飞机的性能得到大幅度提升，由此带来的经济效益非常显著，也推动了复合材料的发展。 （3）在复杂外形结构上的应用愈来愈广泛。 飞机上用复合材料制造的复杂曲面制件也越来越多，如A380和B787飞机上的机身段，球面后压力隔框等，均采用纤维铺放技术和树脂膜渗透（RFI）工艺制造。 （4）复合材料构件的复杂性大幅度增加，大型整体、共固化成型成为主流。 在飞机上大量采用复合材料的最直接的效果是减重，复合材料制件
复合材料工艺大全
复合材料工艺大全 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业生产。如： （1）手糊成型工艺--湿法铺层成型法； （2）喷射成型工艺； （3）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）； （4）袋压法（压力袋法）成型； （5）真空袋压成型； （6）热压罐成型技术； （7）液压釜法成型技术； （8）热膨胀模塑法成型技术； （9）夹层结构成型技术； （10）模压料生产工艺； （11）ZMC模压料注射技术； （12）模压成型工艺； （13）层合板生产技术； （14）卷制管成型技术； （15）纤维缠绕制品成型技术； （16）连续制板生产工艺； （17）浇铸成型技术； （18）拉挤成型工艺； （19）连续缠绕制管工艺； （20）编织复合材料制造技术； （21）热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺； （22）注射成型工艺； （23）挤出成型工艺； （24）离心浇铸制管成型工艺； （25）其它成型技术。 视所选用的树脂基体材料的不同，上述方法分别适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。
复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点： （1）材料制造与制品成型同时完成 一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。 （2）制品成型比较简便 一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它材料简单的多，对于某些制品仅需一套模具便能生产。 ◇成型工艺层压及卷管成型工艺 1、层压成型工艺 层压成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。 层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备的限制。 层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。 2、卷管成型工艺 卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。
材料成型设备复习资料--课后习题部分
第二章 2-1、曲柄压力机由那几部分组成？各部分的功能如何？ 答：曲柄压力机由以下几部分组成：1、工作机构。由曲柄、连杆、滑块组成，将旋转运动 转换成往复直线运动。2、传动系统。由带传动和齿轮传动组成，将电动机的能量传输至工作机构。3、操作机构。主要由离合器、制动器和相应电器系统组成，控制工作机构的运行状态，使其能够间歇或连续工作。4、能源部分。由电动机和飞轮组成，电动机提供能源，飞轮储存和释放能量。5、支撑部分。由机身、工作台和紧固件等组成。它把压力机所有零部件连成一个整体。6、辅助系统。包括气路系统、润滑系统、过载保护装置、气垫、快换模、打料装置、监控装置等。提高压力机的安全性和操作方便性 2-2、曲柄压力机滑块位移、速度、加速度变化规律是怎样的？它们与冲压工艺的联系如何？ 答：速度的变化规律为正弦曲线，加速度的变化规律为余弦曲线，位移的变化规律为 滑块位移与曲柄转角的关系：??????-+ -=)2cos 1(4)cos 1(S αλαR 滑块速度与曲柄转角的关系：)2sin 2R(sin v αλαω+ = 滑块速度与转角的关系：)2cos (cos a 2αλαω+- =R 曲轴受转矩：)2sin 2sin (αλα+=FR M L 2-5装模高度的调节方式有哪些？各有何特点？ 1. 调节连杆长度。该方法结构紧凑，可降低压力机的高度，但连杆与滑块的铰接处为球头， 且球头和支撑座加工比较困难，需专用设备。螺杆的抗弯性能亦不强。 2. 调节滑块高度。柱销式连杆采用此种结构，与球头式连杆相比，柱销式连杆的抗弯强度 提高了，铰接柱销的加工也更为方便，较大型压力机采用柱面连接结构以改善圆柱销的受力。 3. 调节工作台高度。多用于小型压力机。 2-7、开式机身和闭式机身各有何特点？应用于何种场合？P26 1. 开式机身：操作空间三面敞开，工作台面不受导轨间距的限制，安装、调整模具具有较 大的操作空间，与自动送料机构的连接也很方便。但由于床身近似C 形，在受力变形时产生角位移和垂直位移，角位移会加剧模具磨损和影响冲压力质量，严重时会折断冲头。开式机身多用于小型压力机。 2. 闭式机身：形成一个对称的封闭框形结构，受力后仅产生垂直变形，刚度比开式机身好。 但由于框形结构及其它因素，它只能前后两面操作。整体机身加工装配工作量小，需大型加工设备，运输和安装困难。但采用组合机身可以解决运输和安装方面的困难。闭式机身广泛运用于中大型压力机。 2-9、转键离合器的操作机构是怎样工作的?它是怎样保证压力机的单次操作？P28 答：单次行程：先用销子11将拉杆5与右边的打棒3连接起来，后踩下踏板使电磁铁6通 电，衔铁7上吸，拉杆向下拉打棒，离合器接合。 在曲轴旋转一周前，由于凸块2将打棒向右撞开，经齿轮带动关闭器回到工作位置挡住尾板，迫使离合器脱开，曲轴在制动器作用下停止转动，滑块完成一次行程.
复合材料成型工艺大全及说明
复合材料成型工艺大全及说明 复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发展，老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基复合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业 生产。 视所选用的树脂基体材料的不同，各方法适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点： （1）材料制造与制品成型同时完成一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。（2）制品成型比较简便一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它材料简单的多，对于某些制品仅 需一套模具便能生产。 ◇ 层压及卷管成型工艺1、层压成型工艺层压 成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，
放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备的限制。层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序。2、卷管成型工艺卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品 成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。卷管成型按其上布方法的不同而可分为手工上布法和连续机械法两种。其基本过程是：首先清理各辊筒，然后将热辊加热到设定温度，调整好胶布张力。在压辊不施加压力的情况下，将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1圈，然后放下压辊，将引头布贴在热辊上，同时将胶布拉上，盖
复合材料整体成型关键技术现状分析研究
复合材料整体成型关键技术现状分析研究 摘要：复合材料具有减轻结构重量，适合整体成型，提升结构安全性，降低生产成本等诸多优势，目前复合材料已经成为航空工业的研究热点，未来航空市场的竞争，很大一部分也是先进复合材料应用的竞争，目前在这块市场上，我国的基础实力较为薄弱，而发达国家对于先进的复合材料技术对我国高度保密，因此充分利用专利信息，研究复合材料整体成型技术的发展现状具有非常重要的意义。本文从专利的角度对航空复合材料整体成型技术的应用进行了分析，并从几个关键技术点上进行重点专利分析，以期能给复合材料的研发应用提供指导。 关键词：复合材料自动铺放液态成型热压罐真空袋挤压成型 中图分类号：tb33 文献标识码：a 文章编号： 1674-098x(2011)12(a)-0000-00 复合材料整体成型技术正广泛的应用在航空航天及其他技术领域，由于复合材料的整体成型具有降低制造成本，减轻结构重量，提升航天器的经济环保性等诸多优点。飞机上的复合材料使用量已经成为衡量其先进性的重要标准[1]。 飞机设计领域向来有为减轻每1g重量而奋斗的原则，因此发展复合材料成型技术的符合民机技术发展的趋势，也反映了目前低碳节能，绿色环保的飞机设计理念的要求。
目前如空客公司的a350，波音公司的b787的复合材料的用量已经达到了50%。当前各国都将先进复合材料制造技术作为研发重点，而从“产品未动，专利先行”的角度出发，大量复合材料技术都可以在专利文献中找到，因此积极利用专利信息开展现状分析，挖掘具有借鉴价值的专利具有十分积极的意义。 1复材整体成型技术发展概况 现代先进复合材料起源于20世纪60年代，70年代复合材料开始应用在飞机结构上，复合材料的加入对飞机结构轻质化、模块化起着中重要的作用。近年来先进复合材料在现代飞机上的用量不断扩大，已经成为铝，钢、钛之外的第四大航空结构材料[2]。复合材料整体成型技术经过了几个阶段的发展，已经逐渐从次承力件过度到主承力件，波音空客两大民机巨头在民机市场竞争 日趋激烈，在复合材料方面也不断抢占技术制高点，推出的机型中无一不把提高复合材料用量作为经济性，先进性的象征性指标。从专利领域来看，近几年两大航空企业的复合材料相关专利的申请量也在不断剧增，波音公司凭借其一直以来在复合材料应用领域的雄厚基础，申请了大量极具技术价值的基础专利，同时针对这些基础专利不断进行改进形成新的专利申请。空客公司作为后起竞争者凭借欧洲航空工业在复材领域的雄厚基础，不断进行大胆创新，在该领域申请的大量的专利也大有后来居上的态势。可见现代民机企业都在不遗余力的提升复合材料的研发力度。 当前复合材料的成型技术主要包括真空袋-热压罐成型技术，自
高分子材料成型加工原理 期末复习重点
1聚合物主要有哪几种聚集态形式？ 玻璃态(结晶态)、高弹态与粘流态 2线性无定形聚合物当加工温度T处于Tb < T
复合材料工艺与设备复习材料
复合材料工艺与设备 增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备） 玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用 种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂； 作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用； 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能 C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用 惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力 增强纤维在表面处理工艺中的影响因素 玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）； ⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。 手糊成型工艺与设备 手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；2、设备简单、投资少、设备折旧费低；3、工艺简单；4、易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料；5、制品树脂含量高，耐腐蚀性好；缺点：1、生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差；2、产品质量不易控制，性能稳定性不高；3、产品力学性能较低。 原材料选择原则：1、产品设计的性能要求；2、手糊成型工艺要求；3、价格便宜，材料容易取得。聚合物基体的选择原则：1、能在室温下凝胶、固化。并在固化过程中无低分子物得产生。2、能配制成粘度适当的胶液，适宜手糊成型的胶液粘度为。3、无毒或低毒；4、价格便宜。增强纤维的选择原则：以玻璃纤维为例，工艺特点：1、很好的疏松性；2、铺覆的变形性；3、纤维的均匀性。 先进手糊法的种类：喷射成型、热压釜、树脂传递模塑与反应注射模塑。 RTM（树脂传递模塑）基本工艺过程：将液态热固性树脂及固化剂，由计量设备分别从储桶
材料成型设备期末复习
第一章连续铸造设备： 1. 连续铸造：将液态金属通过连铸机浇铸、凝固成形、切割而直接得到铸坯的新工艺、新技术。 2. 连铸机的分类： （1）按台、机、流分：?台钢包；?铸机驱动系统（机）；?流。 （2）按结晶器类型分：固定式、随动式。 （3）按连铸机型分：立式连铸、立弯式连铸、直结晶器立弯式、结晶器弧形、全弧形连铸、多半径椭圆形连铸、水平连铸、轮带式连铸、履带式连铸等。 （4）按铸坯弯曲矫直方式分：单点矫直连铸机、多点弯矫连铸、连续弯矫连铸（又分固定辊和浮动辊两类）、渐进矫直连铸（又称固定辊连续矫直连铸）等。 （5）按铸造材料：连续铸钢、连续铸铝、连续铸镁、特殊钢连铸、不锈钢板坯（方坯）连铸、合金钢板坯（方坯）连铸等。 （6）按所浇铸的断面形状分：板坯连铸、带坯连铸、小方坯连铸、大方坯连铸、圆坯连铸、异型（如，工字形、八角形）断面坯连铸、板方坯兼容连铸（板方坯复合连铸）。 （7）按照铸坯厚度分： 常规板坯连铸<150mm中厚度板坯连铸90～150mm薄板坯连铸40～70(90)mm; 带坯连铸～25mm 薄带连铸～10mm极薄带连铸<3mm,最薄可达0.15～0.3mm （8）按是否接近最终产品形状分：传统连铸、近终形连铸。 3. 传统连铸设备的组成：钢包、中间包、结晶器（一次冷却）、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等组成。 4. 传统连铸过程：钢水→钢包（二次精炼）→中间包→打开塞棒或滑动水口（或定径水口）→水冷结晶器（引锭杆头封堵）→凝成钢壳→启动拉坯机和结晶器振动装置→带液芯铸坯进入弧形导向段→喷水强制冷却→矫直→切割→出坯。 5. 立式、弧形、水平连铸机的特点。 立式连铸机的特点： （1）钢水在结晶器内，四周冷却条件相同，易于调节控制，钢水中各种非金属夹杂物易于上浮，铸坯内夹杂物少，横断面结晶组织对称。 （2）连铸机主体设备结构简单、不需矫直装置。 （3）铸坯在结晶凝固过程中，不受机械外力作用，有利于获得更好质量。 （4）由于机身很高，钢水静压力大，极易产生鼓肚变形，设备维修不方便，投资较多。 （5）铸坯定尺长度受到限制，随着生产率的提高，需增大铸坯尺寸，提高拉速，这就需要提高立式连铸机的高度，使其缺点更加突出，从而使立式连铸机的发展受到限制。 弧形连铸机的特点： （1）机身高度低，为立式连铸机的1/3，克服了立式连铸机的部分缺点。 （2）水平出坯，定尺长度不受限制，有利于高速浇铸。 （3）钢水在圆弧中进行凝固，夹杂物上浮受到阻碍，并容易向内弧富集，造成夹杂物偏析，占地面积比立式连铸机大。 （4）铸机中与弧形有关设备的制造、安装、对弧等均比较麻烦。 水平连铸机的特点： （1）连铸机各单体设备完全在地面上水平布置，机身高度很低（高度小于或等于3m）。钢水静压力小，利于结晶凝固，特别是从钢水到成坯的全过程不受弯曲和矫直等机械外力作用，裂纹明显减少。 （2）连铸机结构简单，重量轻（比普通弧形连铸机约轻43%-45%），投资和维护成本大幅降低，一次投资省50%以上。 （3）由于中间包和结晶器直接相连，钢水完全在封闭系统内流动和凝固，易于实现无氧化浇铸，铸坯质量好。 （4）目前只能浇铸较小断面的铸坯，只适宜生产小批量的钢坯，特别是特殊钢铸坯。 6. 连铸机的组成、各组成部分的构造、功能、类型。 （1）连铸机的组成：钢包、中间包、结晶器（一次冷却）、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等组成。 （2）以结晶器为例，说明其构造、功能、类型。 结晶器的构造：内外结构，内部为导热性好的铜模，外部为钢质外壳。 结晶器的功能：是一个水冷的铜模，是连铸机中的“心脏“部件，钢水在结晶器内冷却，初步凝固成型，并具有一定厚度的坯壳。 对结晶器性能的要求：良好的导热性和刚性，不易变形，重量轻，内表面耐磨性要好。 结晶器的分类：按内断面分：直形结晶器和弧形结晶器；按结构分：管式、组合式。 8. 连铸连轧：由连铸机生产出来的高温无缺陷坯，无需清理和再加热（但需经短时均热和保温处理）而直接轧制成材，这样把“铸”和“轧”直接连成一条生产线的工艺流程。 9. CSP、ISP、FTSC或FTSRQ、CONROLL等典型连铸连轧工艺及特点。 （1）CSP称为紧凑式热带生产工艺。特点：采用漏斗形结晶器以便浸入式水口容易插入结晶器；可浇铸50mm厚的板坯；流程短、生产简便稳定、产品质量好、市场竞争力强等。（2）ISP称为在线热带生产工艺。特点：采用平行结晶器和液芯压下技术。 （3）FTSC或FTSRQ称为生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺。特点：可提供表面和内部质量、力学性能、化学成分均优的汽车工业用热轧带卷。 （4）CONROLL与CSP工艺相似，奥钢联工程技术公司开发，用以生产不同钢种高质量的热轧带卷。特点：具有生产率高、产品价格便宜的优势。 10. 连续铸轧：将熔融金属由高温陶瓷喷嘴导入内部通有冷却水的旋转两轧辊的辊缝间，直接轧辊做结晶器，一边凝固一边轧制，直接获得20mm以下至几毫米厚的薄带坯。。 第二章轧制机械设备概论： 1. 轧机机械设备分类：主要设备-轧机和辅助设备-除轧机以外的其它设备。 2. 轧机定义：以实现金属在旋转的轧辊之间依靠轧制压力作用而发生塑性变形的机械设备。 3. 轧机的分类：有按用途、结构、布置三种分类方法。按用途：型材轧机、板带轧机、管材轧机、特殊用途轧机；按布置形式：水平配置、垂直配置、倾斜配置；按工作机座中轧辊数目：二辊、三辊、四辊和多辊轧机。 4. 轧机机械设备的辅助设备：切断设备、矫直设备、控制轧件尺寸与形状的设备、表面加工设备、改善组织性能设备、输送设备、包装设备。 5. 轧机的工作机座：轧辊、轧辊轴承、轧辊调整装置、机架及有关的附件（导卫装置、轨座）的全部装配体。 6. 工作机座各部分的作用： （1）轧辊：以轧制方式直接完成金属塑性变形的核心零部件。 （2）轧辊轴承：支持、固定轧辊，与轧辊构成辊系。 （3）轧辊调整装置：调整轧辊间位置并在调整后固定，以保证所要求的变形，包括轴向、径向、水平调整装置、轧辊平衡装置等。 （4）机架：安装和固定轧辊、轧辊轴承、轧辊调整装置、轧辊平衡装置、导卫装置等。 （5）轧辊导卫装置：用以正确、顺利地引导轧件进出轧辊。 （6）轨座（地脚板）：将机架固定于基础上。 7. 轧机的标称 （1）型材轧机：主要性能参数是轧辊名义直径，（2）板带轧机：主要性能参数是轧辊辊身长度，。 （3）钢管轧机：以能够轧制管材的最大外径来标称；热轧机组以该机组品种规格和轧管机类型表示；焊管机组以其产品规格、成型方法、焊接方式来表示；冷轧机和冷旋压机规格用其产品规格和轧机形式表示；冷拔机用其允许的额定拔制力表示。 第三章轧辊与轧辊轴承 1. 轧辊所受载荷 （1）机械载荷：弯曲应力、辊面间接触应力、传动辊上的扭转应力；咬入瞬间及轧制速度变化时，引起动载荷，导致辊上应力变化。 （2）摩擦：变形区中的前、后滑，咬入打滑、卡钢等造成辊身表面与轧件间相对运动，导致辊身表面受到剧烈摩擦。 （3）热负荷：热轧时，轧件高温和冷却水交替作用,产生热循环应力；冷轧时，轧件变形热效应，轧辊表层也产生热循环应力。 2. 轧辊的主要失效形式 （1）磨损：辊身磨损达到允许的总车削量后，因表层硬度丧失、强度削弱而报废。 （2）辊面剥落：轧辊受循环接触应力作用，表面产生掉块形成凹坑而报废。 （3）折断：过大轧制压力产生的机械应力是断辊的主要原因。 3. 轧制生产对轧辊的要求 （1）工艺要求：有合理的结构、尺寸、材质，以保证轧件尺寸、表面质量、产量。 （2）寿命要求：不致过早、或不正常破坏、失效。 （3）性能要求：要有一定的强韧性、耐磨性、耐热性、耐剥落性等，其材质特性则以机械性能和硬度为主。 （4）总体要求：轧制生产对轧辊的基本要求可归纳为对轧辊的结构、尺寸的确定，对轧辊材质、制造方法的选择，对轧辊强度、刚度的校核。 4. 轧辊的结构 （1）辊身：是轧辊的工作部分；对于型材轧辊，辊身有各种形状轧槽，即孔型；对于板材轧辊，辊身基本呈圆柱形，为补偿弯曲、不均匀热膨胀、不均匀磨损对辊缝的影响，可将辊身加工成较复杂的曲线形状，即辊型。 （2）辊头：是轧辊与连接轴相接的部分；起连接传动或吊装作用，其形状由连接轴形式而异，主要有梅花型、键槽型、万向节型三种。 （3）辊颈：是轧辊的支承部分；辊颈的形状由轴承形式及装卸要求确定，主要有圆柱形和圆锥形两种形式。 注意：辊颈与辊身交界处为应力集中的部位，属于轧辊强度的薄弱环节，因而该处应用适当的过渡圆弧连接。 5. 轧辊的参数 轧辊的尺寸参数包括：辊身直径D、辊身长度L、辊颈直径d、辊颈长度l和辊头尺寸。其中辊身直径、辊身长度是表征轧辊尺寸的基本参数。
热塑性复合材料成型工艺
热塑性复合材料成型工艺 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外称FRTP （Fiber Rinforced Thermo Plastics）。由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产工艺和制成的复合材料性能差别很大。 从生产工艺角度分析，塑性复合材料分为短纤维增强复合材料和连续纤维增强复合材料两大类：（1）短纤维增强复合材料①注射成型工艺；②挤出成型工艺；③离心成型工艺。（2）连续纤维增强及长纤维增强复合材料①预浸料模压成型；②片状模塑料冲压成型；③片状模塑料真空成型；④预浸纱缠绕成型；⑤拉挤成型。 热塑性复合材料的特殊性能如下： （1）密度小、强度高热塑性复合材料的密度为1.1～1.6g/cm3，仅为钢材的1/5～1/7，比热固性玻璃钢轻1/3～1/4。它能够以较小的单位质量获得更高的机械强度。一般来讲，不论是通用塑料还是工程塑料，用玻璃纤维增强后，都会获得较高的增强效果，提高强度应用档次。 （2）性能可设计性的自由度大热塑性复合材料的物理性能、化学性能、力学性能，都是通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层方式进行设计。由于热塑性复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多很多，因此，其选材设计的自由度也就大得多。 （3）热性能一般塑料的使用温度为50～100℃，用玻璃纤维增强后，可提高到100℃以上。尼龙6的热变形温度为65℃，用30%玻纤增强后，热形温度可提高到190℃。聚醚醚酮树脂的耐热性达220℃，用30%玻纤增强后，使用温度可提高到310℃，这样高的耐热性，热固性复合材料是达不到的。热塑性复合材料的线膨胀系数比未增强的塑料低1/4～1/2，能够降低制品成型过程中的收缩率，提高制品尺寸精度。其导热系数为0.3～0.36W(㎡·K)，与热固性复合材料相似。 （4）耐化学腐蚀性复合材料的耐化学腐蚀性，主要由基体材料的性能决定，热塑性树脂的种类很多，每种树脂都有自己的防腐特点，因此，可以根据复合材料的使用环境和介质条件，对基体树脂进行优选，一般都能满足使用要求。热塑性复合材料的耐水性优于热固性复合材料。 （5）电性能一般热塑性复合材料都具有良好的介电性能，不反射无线电电波，透过微波性能良好等。由于热塑性复合材料的吸水率比热固性玻璃钢小，故其电性能优于后者。在热塑性复合材料中加入导电材料后，可改善其导电性能，防止产生静电。 （6）废料能回收利用热塑性复合材料可重复加工成型，废品和边角余料能回收利用，不会造成环境污染。 由于热塑性复合材料有很多优于热固性玻璃钢的特殊性能，应用领域十分广泛，从国外的应用情况分析，热塑性复合材料主要用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。 1、注射成型工艺 注射成型是热塑性复合材料的主要生产方法，历史悠久，应用最广。其优点是：成型周期短，能耗最小，产品精度高，一次可成型开关复杂及带有嵌件的制品，一模能生产几个制品，生产效率高。缺点是不能生产纤维增强复合材料制品和对模具质量要求较高。根据目前的技术发展水平，注射成型的最大产品为5kg，最小到1g，这种方法主要用来生产各种机械零件，建筑制品，家电壳
复合材料的手糊成型工艺
毕业设计报告(论文) 报告(论文)题目：聚合物基复合材料手糊成型工艺 作者所在系部：材料工程系 作者所在专业：高分子材料应用技术 作者所在班级： 07841 作者姓名：赵向男 作者学号： 20073084128 指导教师姓名：彭燕 完成时间： 2010年5月25日 北华航天工业学院教务处制
随着社会科技与经济的飞速发展，复合材料在国内外有很大的应用与发展，并且在各个领域占据了越来越重要的地位。复合材料的成型工艺方法很多，本文着重介绍手糊成型工艺方法的特点、工艺流程以及成型过程中遇到的问题和解决方法等。 关键字：复合材料手糊成型工艺流程。
Along with the social economy and the rapid development of science and technology, composite materials at home and abroad, has great development and application in different fields and occupy a more and more important role. Composites forming process, this paper introduces many methods to hand lay-up molding method, process and molding process problems and solving methods. Key words: composite materials molding paste hand process.
材料成型设备复习资料0答案
B2.框架式液压机的特点。为什么组合框架式需要采用预紧螺杆，简介组合式机架立柱、螺杆受力特点。 特点：刚性好，导向精度高，疲劳能力较强。预紧目的①增加刚性②提高框架抗疲劳性能。拉紧螺杆承受拉力，空心立柱承受弯矩及轴向压力。 B3. 梁柱组合式液压机立柱受力特点，立柱与横梁连接的主要方式及特点，简介预紧方式。 特点当受到偏心载荷时，偏心载荷作用下立柱将承受拉弯联合作用，而处于复杂受力状态。连接方式①双螺母式，结构加工、安装与维修都比较方 便，需要随时检修②锥台式，结构理论上刚性较好；尺寸公差要求较高，其尺寸精度不易保证；立柱安装困难，不宜维修③锥套式，应力集中可以消除或减轻，立柱与下横梁间没有间隙，便于调整对中，但机架刚度低。预紧方式①加热预紧：在立柱及横梁安装到位后，先将内外螺母冷态拧紧， 之后利用电阻丝或蒸汽等方法使立柱两端加热伸长，达到一定温度后，将外螺母拧紧，待立柱冷却后，会产生很大的预紧力②超压预紧：在总压力超过公称压力的倍的情况下使液压机加载，立柱由于超载受到拉力作用，产生弹性伸长，此时拧紧内螺母。 B5.说明顶出装置，活动横梁保险装置，液压打料装置，冲裁缓冲器的作用与工作原理。顶处装置作用：顶出工件，完成浮动压边、浮动压制的功能或动作。活动横梁保险装置作用：防止事故发生。打料装置作用：打料以上模中顶出工件。冲裁缓冲器的作用：有效地减缓冲断后的弹性能释放，降低设备的振动以及扩大液压机的工艺用途。冲裁缓冲器的原理：在材料被冲断的瞬间，活动横梁以很大的加速度下冲，缓冲器内活塞下的液体压力急剧上升，产生很大的反力，对活动横梁下冲起到冲的作用。 C1.简述挤出过程的应用，挤出设备组成，挤出机主要技术参数。 挤出过程将塑料从料斗加入料筒中，随着螺杆的转动将其向前输送，塑料在向前移动的过程中，受到料筒的加热，螺杆的剪切作用和压缩作用，使塑料由粉状或粒状逐渐熔融塑化为粘流态，塑化后的溶料在压力的作用下，通过分流板和一定形状的口模，成为截面与口模形状相仿的高温连续体，最后冷却定型为玻璃态，得到所需的具有一定强度、刚度、几何形状和尺寸精度的等截面制品。组成由主机（挤出机）、辅机和控制系统组成技术参数1.螺杆直径D,指螺杆的外直径；2.螺杆的长径比L/D，指螺杆工作部分长度与外圆直径比；3.螺杆的转速范围nmin~nmax 4.主螺杆的驱动电动机功率P； 5.挤出机生产能力Q 6.料筒的加热功率E；7.机器的中心高度H,指螺杆中心线到地面的高度；8.机器的外形尺寸（长*宽*高）。C2.简要说明挤出机基础过程的三个区域，固体输送理论研究的内容、基本结论及在提高输送效率的措施方面（螺杆、料筒）的实际应用。 三个区域：固体输送区、熔融区、均化区。固体输送内容：螺槽中被压实的无聊像固体塞子一样移动，密度不变；塞子与所有面相接触；螺杆与料 筒对塞子的摩擦因数不同；料筒相对螺杆运动；螺杆相对静止不动。基本结论①固体输送效率同螺杆表面与物料的摩擦因数、料筒内表面与物料的 摩擦因数有关②在固体输送区尽早建立较大的压力有利于稳定基础过程, 温度低有利输送③固体输送速率与螺杆转速、螺槽深度成正比，与螺杆直径接近于平方的关系。应用：①提高转速越高②提高螺杆表面质量，减少摩擦，提高料筒切向阻力，如开沟槽，减少料筒轴向摩擦③尽早建立较大的压力，提高输送段起始压力；降低加料段温度。 C4.简要说明熔体输送理论研究的内容及基本理论，应用。融料在螺槽中的流动情况。 熔体输送内容：是研究如何保证塑料在均化段完全塑化并使其定压、定量和定温地从机头挤出，以获得稳定的产量和高质量的产品。基本结论①熔体在螺槽中得流动是正流、逆流、漏流、横流这四种流动的组合②均化段流率是由正流、逆流、漏流所决定的③横流对总的挤出量影响不大，但对熔体的传热、混合影响较大。应用：为提高挤出机的生产效率，可采取提高螺杆转速，加大螺杆直径，增大均化段长度，减小料筒与螺杆间隙等方法。熔体在料筒出口出所受压力越大，逆流和漏流越大，有利于物料的均化与混合。 C6. 说明螺杆的基本结构与功能，普通螺杆的形式及适用性；简述常规螺杆各段作用螺杆由入料段、压缩段和计量段三个功能段组成，完成物料塑化与输送。渐变型螺杆大多用于非结晶型塑料的加工；突变型螺杆用于粘度较低、具有突变熔点的结晶型塑料。螺杆分段作用①加料段：输送固态物料给压缩段和均化段②压缩段：物料在这一段得到进一步的压缩，以排除气体并使物料熔融③均化段：将来自压缩段的温度、密度和粘度达到均匀的熔料定压、定量、定温地输送到机头。
复合材料结构及其成型原理
碳纤维复合材料 (西北工业大学机电学院, 陕西西安710072) 摘要：碳纤维复合材料与金属材料相比，其密度小、比强度、比模量高，具有优越的成型性和其他特性，具有极大的发展潜力。本文介绍了碳纤维复合材料的特点及其应用，总结了碳纤维复合材料的成型工艺及每种成型工艺的特点，并从材料和成型两个方面指出了它的发展方向。 关键词：复合材料；碳纤维；成型工艺；工艺流程 Carbon Fiber Reinforce Plastic (School of Mechatronics, Northwes tern Polytechnical University, Xi’an 710072, China) Abstract: Compared to metals, carbon fiber reinforce plastic has great potential for development with lower density, higher specific strength and modulus, and excellent moldability and other characteristics. This article describes the characteristics and applications of carbon fiber reinforce plastic and sum up the manufacturing process of carbon fiber reinforce plastic and their characteristics. Finally, this article points out the development of carbon fiber reinforce plastic from two aspects: material and manufacturing process. Key words: composites; carbon fiber; manufacturing process; process