復(fù)合材料是各類高端裝備發(fā)展的重要基礎(chǔ)，《先進(jìn)復(fù)合材料熱壓罐成型工藝入門》以先進(jìn)復(fù)合材料的熱壓罐成型工藝在航空、航天領(lǐng)域的應(yīng)用為主線，概述了復(fù)合材料的分類、主流成型工藝及其他熱點(diǎn)成型技術(shù)，重點(diǎn)結(jié)合編者多年的從業(yè)經(jīng)歷，系統(tǒng)梳理了復(fù)合材料真空袋-熱壓罐成型技術(shù)的設(shè)備、原材料、工藝流程、技術(shù)要求和質(zhì)量控制，同時(shí)涉及復(fù)合材料生產(chǎn)中的復(fù)合材料修補(bǔ)、安全生產(chǎn)與勞動(dòng)保護(hù)等。
本書圖文并茂，是一本復(fù)合材料熱壓罐成型工藝技術(shù)的入門教材和操作指南，可供企業(yè)相關(guān)人員及材料專業(yè)師生參考。
本書圖文并茂、實(shí)操性強(qiáng)，是一本可讀性較強(qiáng)的復(fù)合材料熱壓罐成型工藝技術(shù)操作指南。
隨著高端裝備的不斷發(fā)展，對(duì)材料減重、承載、耐候等性能要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)材料越來(lái)越難以滿足多項(xiàng)要求，復(fù)合材料成為各類高端裝備發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也正是在此時(shí)代背景下，先進(jìn)復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生。先進(jìn)復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和高比模量等優(yōu)點(diǎn)，尤其具有傳統(tǒng)材料所不能比擬的可設(shè)計(jì)性，為先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展提供了廣闊前景。先進(jìn)復(fù)合材料的應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家高端裝備發(fā)展先進(jìn)性的標(biāo)準(zhǔn)之一。
作為復(fù)合材料從業(yè)者和教育培訓(xùn)工作者，筆者深刻感覺到，近年來(lái)國(guó)內(nèi)復(fù)合材料行業(yè)出現(xiàn)了前所未有的井噴態(tài)勢(shì)，特別在航空航天、軌道交通、新能源汽車和體育用品等行業(yè)，復(fù)合材料迎來(lái)了巨大的發(fā)展機(jī)遇。但是，無(wú)論是針對(duì)高校復(fù)合材料技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)，還是針對(duì)復(fù)合材料企業(yè)技術(shù)工人的培訓(xùn)，都迫切需要一本復(fù)合材料工藝技術(shù)的入門教材和操作指南。因此，本書面向職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)學(xué)生和復(fù)合材料企業(yè)生產(chǎn)一線人員，采用圖文并茂的形式，介紹先進(jìn)復(fù)合材料的基本知識(shí)和應(yīng)用，重點(diǎn)結(jié)合編者30多年的從業(yè)經(jīng)歷，著重梳理先進(jìn)復(fù)合材料真空袋-熱壓罐成型技術(shù)的設(shè)備、原材料、工藝流程、技術(shù)要求和質(zhì)量控制，以期讀者能在短時(shí)間內(nèi)高效、準(zhǔn)確地掌握操作技能及實(shí)操工況。同時(shí)，本書還涉及復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)膠接，以及實(shí)際生產(chǎn)中的復(fù)合材料修補(bǔ)、安全生產(chǎn)與勞動(dòng)保護(hù)。在本書后簡(jiǎn)單介紹了近幾年復(fù)合材料液體成型技術(shù)和熱塑性復(fù)合材料的工藝技術(shù)。
本書由冷衛(wèi)紅和羅大為編著。其中，冷衛(wèi)紅編著第2、5、6、10、11、12、15章，羅大為編著第1、3、8、9、13、14章。第4、7章由冷衛(wèi)紅和羅大為共同編著。全書由冷衛(wèi)紅統(tǒng)一定稿。
限于筆者的水平,書中難免有不當(dāng)之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編著者
深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院
2021年9月19日
冷衛(wèi)紅，研究員，高工。畢業(yè)于國(guó)防科技大學(xué)復(fù)合材料專業(yè)，中航工業(yè)成飛復(fù)合材料加工廠工程技術(shù)室資深主管工藝師，中航工業(yè)成飛復(fù)合材料加工廠復(fù)合材料工程應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)室研究員，中航工業(yè)成飛復(fù)合材料加工廠復(fù)合材料工程應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)成員。先后在復(fù)材技術(shù)組、復(fù)材車間、復(fù)材中心、復(fù)合材料加工廠從事復(fù)合材料工程項(xiàng)目工藝技術(shù)工作。2020年被評(píng)為深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院客座教授。
1 復(fù)合材料概述 001
1.1 復(fù)合材料定義和組分 002
1.2 復(fù)合材料分類 003
1.3 先進(jìn)復(fù)合材料簡(jiǎn)介 004
1.3.1 增強(qiáng)纖維 004
1.3.2 纖維織物 005
1.3.3 樹脂基體 006
1.4 先進(jìn)復(fù)合材料的特點(diǎn) 008
1.4.1 先進(jìn)復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn) 008
1.4.2 先進(jìn)復(fù)合材料的缺點(diǎn) 009
1.5 先進(jìn)復(fù)合材料的應(yīng)用 010
1.5.1 民用航空 011
1.5.2 軍用航空 012
1.5.3 其他應(yīng)用領(lǐng)域 014
2 復(fù)合材料熱壓罐成型工藝概述 019
2.1 熱壓罐成型工藝簡(jiǎn)介 020
2.2 熱壓罐成型工藝特點(diǎn)及流程 020
2.2.1 熱壓罐成型工藝特點(diǎn) 021
2.2.2 熱壓罐成型工藝流程 022
2.3 其他復(fù)合材料成型方法 022
2.3.1 手糊成型法 023
2.3.2 噴射成型法 023
2.3.3 壓制成型法 024
2.3.4 纏繞成型法 024
2.3.5 拉擠成型法 025
2.3.6 液體成型法 025
3 預(yù)浸料的準(zhǔn)備 029
3.1 預(yù)浸料簡(jiǎn)介 030
3.2 預(yù)浸料的質(zhì)量控制 030
3.2.1 外觀要求 031
3.2.2 樹脂含量 031
3.2.3 揮發(fā)分含量 031
3.2.4 面密度 032
3.2.5 黏性 032
3.2.6 樹脂流動(dòng)度 032
3.2.7 凝膠時(shí)間 032
3.3 預(yù)浸料準(zhǔn)備工藝流程 033
3.3.1 操作前準(zhǔn)備 033
3.3.2 預(yù)浸料的解凍 033
3.3.3 手工下料和自動(dòng)下料 035
3.3.4 下料管理 036
3.3.5 預(yù)浸料的退庫(kù) 037
3.3.6 預(yù)浸料的轉(zhuǎn)運(yùn)管理 037
3.3.7 預(yù)浸料的使用管理 037
4 模具準(zhǔn)備 039
4.1 常見的模具類型 040
4.2 模具的基本要素 041
4.2.1 模具的材料 041
4.2.2 模具的組成 041
4.2.3 模具的特殊要求 047
4.3 模具使用前的準(zhǔn)備 049
4.3.1 模具清理 049
4.3.2 粘貼脫模布 049
4.3.3 脫模劑施工 050
4.3.4 水基脫模劑 051
5 樣板、軟模制作 057
5.1 樣板制作 058
5.2 軟模制作 059
6 鋪疊組裝 061
6.1 鋪疊工藝 062
6.2 鋪層的特點(diǎn) 062
6.3 鋪疊前的準(zhǔn)備工作 063
6.4 鋪疊 064
6.4.1 層為單向帶鋪疊 064
6.4.2 層為織物預(yù)浸料鋪疊 064
6.4.3 后續(xù)鋪層的鋪疊及拼接要求 064
6.4.4 自動(dòng)鋪放技術(shù) 066
6.4.5 預(yù)壓實(shí) 067
6.4.6 修整鋪層邊緣 067
6.4.7 保護(hù)鋪疊坯料 067
6.4.8 鋪疊的質(zhì)量控制 067
6.4.9 如何避免架橋 068
6.5 組裝封袋 069
6.5.1 組裝封袋典型圖 069
6.5.2 封裝真空袋注意事項(xiàng) 070
6.5.3 復(fù)合材料成型用輔助材料 071
6.5.4 組裝封袋具體步驟 074
6.6 如何防止真空袋泄漏 075
7 成型固化 079
7.1 預(yù)吸膠或熱封壓工藝 080
7.2 熱壓罐的結(jié)構(gòu)和原理 081
7.3 固化曲線及固化參數(shù) 083
7.4 固化運(yùn)行 085
7.4.1 模具的吊裝 085
7.4.2 模具的擺放 085
7.4.3 連接熱電偶 085
7.4.4 連接真空管路 086
7.4.5 真空檢漏 086
7.4.6 固化記錄 087
7.4.7 固化運(yùn)行 087
7.4.8 零件出罐 087
7.4.9 固化曲線分析 088
8 脫模 091
8.1 基本要求 092
8.2 工藝流程圖 092
8.3 脫模要求 092
8.3.1 開工前準(zhǔn)備 092
8.3.2 去除輔助材料 093
8.3.3 制孔 093
8.3.4 零件脫模 094
8.3.5 貼模度檢查 094
8.3.6 標(biāo)記零件 095
8.3.7 模具清理 095
8.3.8 稱取重量 095
8.3.9 測(cè)量厚度 095
9 后加工 097
9.1 切割工具和設(shè)備 098
9.1.1 手工切割工具 098
9.1.2 高速帶鋸切割機(jī) 098
9.1.3 高壓水切割機(jī) 099
9.1.4 精密平面磨床 099
9.1.5 勞動(dòng)保護(hù)用品 100
9.2 劃線 100
9.3 粗加工 101
9.3.1 金剛石砂輪片切割 101
9.3.2 高速帶鋸切割 101
9.3.3 高壓水切割 102
9.3.4 鉆孔 102
9.3.5 挖孔 102
9.3.6 倒圓角 103
9.4 精加工 103
9.4.1 金剛砂打磨片打磨 103
9.4.2 精密平面磨床機(jī)械磨削 104
9.4.3 復(fù)合材料專用機(jī)床數(shù)控銑削 104
9.5 切口封邊 105
10 檢測(cè)與交付 107
10.1 檢查項(xiàng)目 108
10.1.1 表面質(zhì)量 108
10.1.2 質(zhì)量與厚度 108
10.1.3 樹脂含量 108
10.1.4 無(wú)損檢測(cè) 109
10.1.5 力學(xué)性能測(cè)試 110
10.2 交付 111
10.3 碳纖維復(fù)合材料層壓制品的常見缺陷及原因 111
11 夾層結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)膠接 115
11.1 夾層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 116
11.2 夾層結(jié)構(gòu)的材料 117
11.2.1 面板 117
11.2.2 芯子 117
11.2.3 膠接用膠黏劑 118
11.3 典型蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的成型 119
11.3.1 組件的準(zhǔn)備 119
11.3.2 夾層結(jié)構(gòu)的成型 119
11.4 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)膠接 120
11.4.1 結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn) 120
11.4.2 工藝上的特點(diǎn) 121
11.4.3 結(jié)構(gòu)膠接的環(huán)境條件 121
11.4.4 結(jié)構(gòu)膠接的工藝流程 121
11.5 復(fù)合材料膠接件常見缺陷及原因 122
11.5.1 翹曲或扭曲的原因分析 122
11.5.2 孔隙或分層的原因分析 122
11.5.3 板板或板芯脫粘的原因分析 122
12 復(fù)合材料的修補(bǔ) 125
12.1 涂膠修補(bǔ)法 126
12.2 灌注修補(bǔ)法 127
12.3 灌封修補(bǔ)法 127
12.4 貼片修補(bǔ)法 129
12.4.1 膠接共固化貼補(bǔ)修補(bǔ) 129
12.4.2 二次膠接貼補(bǔ)修補(bǔ) 130
12.5 挖補(bǔ)修補(bǔ)法 130
13 液體成型技術(shù) 131
13.1 樹脂轉(zhuǎn)移模塑成型技術(shù)（RTM） 132
13.2 真空輔助RTM成型技術(shù)（VARTM） 135
13.3 真空輔助成型技術(shù)（VARI） 136
13.4 高壓RTM成型技術(shù)（HP-RTM） 136
13.5 樹脂浸滲成型技術(shù)（SCRIMP） 137
14 熱塑性復(fù)合材料成型技術(shù) 139
14.1 熱塑性樹脂基復(fù)合材料簡(jiǎn)介 140
14.2 熱塑性樹脂和纖維的復(fù)合方法 141
14.2.1 溶液浸漬法 141
14.2.2 熔融浸漬法 142
14.2.3 薄膜層壓法 142
14.2.4 粉末混合法 142
14.2.5 纖維混合法 142
14.3 熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料的基本成型技術(shù) 142
14.3.1 模壓成型工藝 143
14.3.2 熱壓罐成型工藝 143
14.3.3 纏繞成型工藝 143
14.3.4 拉擠成型工藝 143
15 安全衛(wèi)生與勞動(dòng)保護(hù) 145
15.1 作業(yè)場(chǎng)所的潛在危險(xiǎn) 146
15.2 使用危險(xiǎn)品時(shí)的注意事項(xiàng) 146
15.3 安全技術(shù)及勞動(dòng)保護(hù) 147
參考文獻(xiàn) 148
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