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复合材料拉挤成型工艺

2019-06-06 17:02| 来源:小编| 浏览量:

  复合材料拉挤成型工艺是在牵引设备的牵引下,将连续纤维或其织物进行树脂浸润并通过成型模具加热使树脂固化,来生产复合材料型材的工艺方法。

  复合材料拉挤成型技术的首个专利在1951年完成申请,1960年实现首个工程化应。使用该技术生产的复合材料型材广泛应用于各个行业,例如桥梁支撑、飞机结构梁、体育行业等。经过60多年的发展已经发展出与编织或缠绕技术相结合的混合拉挤成型技术,产品性能进一步提升。
                                 复合材料拉挤成型工艺

  拉挤成型技术的工艺流程可以简要分为三个步骤:浸润、成型、固化/冷却。相较于其他复合材料生产技术,其主要优点如下:

  拉挤工艺优点

  1. 原材料利用率高:

  与传统铺层技术相比,拉挤成型技术无需在片状纤维材料或预浸料上进行切割,直接使用原丝与预浸料带进行生产,除型材两端有小部分需要切除外(切除长度取决于初始牵引纤维的长度以及固化模具的长度),生产过程不产生其他废料。

  2. 可生产复杂结构型材

  目前工程领域适合进行型材生产的工艺技术还有缠绕技术与编织技术,因工作原理限制,以上两种技术只能生产单型腔简单截面型材,而且布置纵向增强纤维相对困难。但拉挤成型技术暂时无法有效的生产变截面型材。

  3. 生产效率高:

  拉挤成型技术为自动化或半自动化流水线生产,同时具备“成型”和“固化”两种功能,可实现连续生产。目前拉挤速度可达每分钟10米,这是其他“成型-固化”式纤维复合材料生产技术无法比拟的。

  4。 质量优良:

  通过自动化设备,可以在生产过程中对型材牵引力、纵向预紧力、缠绕/编织预紧力、模具温度分布、树脂注入压力、拉挤速度等工艺参数进行精准控制,从而保证整体质量的均一性和可控性。另外,型材固化时由外模具包覆,固化后型材整体尺寸公差小,表面质量高。

  5。 灵活性高:

  通过使用不同的纤维材料与基材进行搭配(例如超高模量单向纤维或多轴向纤维、热固性树脂或热塑性树脂等)拉挤成型技术可以根据不同的需求生产出适用性迥异的产品。

  6. 拓展/复制性强:

  通过使用相同的模具、工艺参数、原材料,可以快速的在保证相同质量的情况下完成生产线扩展或在其他地区进行复制。无需经验丰富的铺层工人或高成本的热压罐设备便可以完成大批量、高质量的型材生产。

  综上所述,与其他纤维复合材料成型方式相比,拉挤成型技术属于性能优异且经济的型材生产方式,非常适合大批量生产高质量的纤维复合材料型材。

  拉挤成型设备组成

  1、增强材料传送系统:如纱架、毡铺展装置、纱孔等。

  2、树脂浸渍:直槽浸渍法最常用,在整个浸渍过程中,纤维和毡排列应十分整齐。

  3、预成型:浸渍过的增强材料穿过预成型装置,以连续方式谨慎地传递,以便确保它们的相对位置,逐渐接近制品的最终形状,并挤出多余的树脂,然后再进入模具,进行成型固化。

  4、模具:模具是在系统确定的条件下进行设计的。根据树脂固化放热曲线及物料与模具的摩擦性能,将模具分成三个不同的加热区,其温度由树脂系统的性能确定。模具是拉挤成型工艺中最关键的部分,典型模具的长度范围在0.6~1.2m之间。

  5、牵引装置:牵引装置本身可以是一个履带型拉出器或两个往复运动的夹持装置,以便确保连续运动。

  6、切割装置:型材由一个自动同步移动的切割锯按需要的长度切割。

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