第一篇：酚醛樹脂及復(fù)合材料成型工藝的研究進(jìn)展

酚醛樹脂是最早工業(yè)化的合成樹脂，已經(jīng)有100年的歷史。由于它原料易得，合成方便以及樹脂固化后性能能滿足很多使用要求，因此在模塑料、絕緣材料、涂料、木材粘接等方面得到廣泛應(yīng)用。近年來，隨著人們對安全等要求的提高，具有阻燃、低煙、低毒等特性的酚醛樹脂重新引起人們重視，尤其在飛機(jī)場、火車站、學(xué)校、醫(yī)院等公共建筑設(shè)施及飛機(jī)的內(nèi)部裝飾材料等方面的應(yīng)用越來越多[1]。

與不飽和聚酯樹脂相比，酚醛樹脂的反應(yīng)活性低，固化反應(yīng)放出縮合水，使得固化必須在高溫高壓條件下進(jìn)行，長期以來一般只能先浸漬增強(qiáng)材料制作預(yù)浸料(布)，然后用于模壓工藝或纏繞工藝，嚴(yán)重限制了其在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用。為了克服酚醛樹脂固有的缺陷，進(jìn)一步提高酚醛樹脂的性能，滿足高新技術(shù)發(fā)展的需要，人們對酚醛樹脂進(jìn)行了大量的研究，改進(jìn)酚醛樹臘的韌性、提高力學(xué)性能和耐熱性能、改善工藝性能成為研究的重點。近年來國內(nèi)相繼開發(fā)出一系列新型酚醛樹脂，如硼改性酚醛樹脂、烯炔基改性酚醛樹脂、氰酸酯化酚醛樹脂和開環(huán)聚合型酚醛樹脂等。可以用于smc/bmc、rtm、拉擠、噴射、手糊等復(fù)合材料成型工藝。本文結(jié)合作者的研究工作，介紹了酚醛樹脂的改性研究進(jìn)展及rtm、拉擠等酚醛復(fù)合材料成型工藝的研究應(yīng)用情況。

1酚醛樹脂的改性研究

1.1聚乙烯醇縮醛改性酚醛樹脂

工業(yè)上應(yīng)用得最多的是用聚乙烯醇縮醛改性酚醛樹脂，它可提高樹脂對玻璃纖維的粘結(jié)力，改善酚醛樹脂的脆性，增加復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度，降低固化速率從而有利于降低成型壓力。用作改性的酚醛樹脂通常是用氨水或氧化鎂作催化劑合成的苯酚甲醛樹脂。用作改性的聚乙烯醇縮醛一般為縮丁醛和縮甲乙醛。使用時一般將其溶于酒精，作為樹脂的溶劑。利用縮醛和酚醛羥甲基反應(yīng)合成的樹脂是1種優(yōu)良的特種油墨載體樹脂。

1.2聚酰胺改性酚醛樹脂

經(jīng)聚酰胺改性的酚醛樹脂提高了酚醛樹脂的沖擊韌性和粘結(jié)性。用作改性的聚酰胺是一類羥甲基化聚酰胺，利用羥甲基或活潑氫在合成樹脂過程中或在樹脂固化過程中發(fā)生反應(yīng)形成化學(xué)鍵而達(dá)到改性的目的。用該樹脂制成的漁竿等薄壁管具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

1.3環(huán)氧改性酚醛樹脂

用熱固性酚醛樹脂和雙酚a型環(huán)氧樹脂混合物制成的復(fù)合材料可以兼具2種樹脂的優(yōu)點，改善它們各自的缺點，從而達(dá)到改性的目的。這種混合物具有環(huán)氧樹脂優(yōu)良的粘結(jié)性，改進(jìn)了酚醛樹脂的脆性，同時具有酚醛樹脂優(yōu)良的耐熱性，改進(jìn)了環(huán)氧樹脂耐熱性較差的缺點。這種改性是通過酚醛樹脂中的羥甲基與環(huán)氧樹脂中的羥基及環(huán)氧基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以及酚醛樹脂中的酚羥基與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，最后交聯(lián)成復(fù)雜的體型結(jié)構(gòu)來達(dá)到目的，是1種應(yīng)用最廣的酚醛增韌方法。

1.4有機(jī)硅改性酚醛樹脂

有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)良的耐熱性和耐潮性。可以通過使用有機(jī)硅單體與線性酚醛樹脂中的酚羥基或羥甲基發(fā)生反應(yīng)來改進(jìn)酚醛樹脂的耐熱性和耐水性。

采用不同的有機(jī)硅單體或其混合單體與酚醛樹脂改性，可得不同性能的改性酚醛樹脂，具有廣泛的選擇性。

用有機(jī)硅改性酚醛樹脂制備的復(fù)合材料可在200-260℃下工作應(yīng)用相當(dāng)長時間，并可作為瞬時耐高溫材料，用作火箭、導(dǎo)彈等燒蝕材料。

1.5硼改性酚醛樹脂

由于在酚醛樹脂的分子結(jié)構(gòu)中引入了無機(jī)的硼元素，使得硼改性酚醛樹脂的耐熱性、瞬時耐高溫性、耐燒蝕性和力學(xué)性能比普通酚醛樹脂好得多。它們多用于火箭、導(dǎo)彈和空間飛行器等空間技術(shù)領(lǐng)域作為優(yōu)良的耐燒蝕材料。

最常見的是利用硼酸與苯酚反應(yīng)，生成硼酸苯酯，再與多聚甲醛或甲醛水溶液反應(yīng)，生成1個含硼的酚醛樹脂。硼酚醛樹脂固化物在900℃的殘?zhí)悸蔬_(dá)到70%，分解峰溫度高達(dá)625℃。此外，硼酚醛分子結(jié)構(gòu)中引進(jìn)了柔性較大的-b-o-鍵，韌性和力學(xué)性能有所提高；固化產(chǎn)物中含硼的三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使其耐燒蝕性能和耐中子輻射性能優(yōu)于一般酚醛樹脂。制得的碳布硼酚醛層壓板的彎曲強(qiáng)度達(dá)到420

mpa，剪切強(qiáng)度高達(dá)39.7mpa；氧—乙炔質(zhì)量燒蝕率僅0.0364

g/s，比碳/鋇酚醛材料低20%[2]。利用甲醛水溶液法合成的雙酚a型硼

酚醛樹脂的耐水性有了進(jìn)一步提高。上世紀(jì)70年代，北京玻鋼院復(fù)合材料有限公司(北京251廠)同河北大學(xué)一道成功開發(fā)了硼酚醛樹脂，但近幾年才真正批量化生產(chǎn)，目前每年產(chǎn)量大約20t。

1.6橡膠改性酚醛樹脂

采用共混方式將丁腈橡膠加到酚醛樹脂中，是有效的增韌方法。橡膠加入量通常為樹脂質(zhì)量的2%～10%，沖擊韌性可以提高100%以上。由于二者相溶性差，所以可以利用端羧基或端胺基丁腈橡膠與酚醛羥甲基反應(yīng)，合成反應(yīng)型橡膠改性酚醛樹脂。該樹脂可廣泛用于航空航天等領(lǐng)域。

1.7炔基或烯丙基改性酚醛樹脂

一般以線型酚醛為母體，在酚氧位或苯環(huán)上引入苯乙炔基、乙炔基、炔丙基等。其固化主要是通過不同官能團(tuán)的聚合來實現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)酚醛縮合固化方式。乙炔基和炔丙基的聚合相對較容易，而苯乙炔基需要較高的固化溫度。除了炔丙基酚醛樹脂部分的擴(kuò)鏈而有較高的分子質(zhì)量外，這些聚合物的分子質(zhì)量都較低。這些通過加成聚合固化的酚醛樹脂與傳統(tǒng)的熱固性樹脂相比有更好的熱穩(wěn)定性和更高的殘?zhí)悸蔥3]。

中國科學(xué)院化學(xué)所進(jìn)行了炔丙基化酚醛樹脂的合成研究，所制備的該類樹脂具有良好的工藝性，100℃的黏度不超過400

mpa?s；樹脂可以在200-250℃進(jìn)行熱固化；熱固化物耐熱性比傳統(tǒng)酚醛樹脂有明顯改進(jìn)，dma表明樹脂固化物具有高達(dá)370℃的玻璃化溫度，tga則表明其初始熱分解溫度在400℃以上[4，5]。

利用雙馬來酰亞胺與烯丙基化線型酚醛樹脂(bman)共聚可制備用于rtm成型的耐高溫樹脂。該樹脂在100℃/8

h內(nèi)的黏度400℃。

石英纖維/bman樹脂復(fù)合材料也擁有較好的耐高溫性能，可以在350℃下使用[6]。

1.8酚醛氰酸酯樹脂

酚醛氰酸酯一般是指以線型酚醛樹脂為骨架，酚羥基被氰酸酯官能團(tuán)所替代而形成的酚醛樹脂衍生物，在熱和催化劑作用下發(fā)生三環(huán)化反應(yīng)，生成含有三嗪環(huán)的高交聯(lián)密度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大分子。其固化反應(yīng)為自固化體系，固化時無揮發(fā)性小分子產(chǎn)生、收縮率低。該種樹脂兼?zhèn)涠…h(huán)氧樹脂的加工工藝性能、雙馬來酰亞胺的高溫性能和酚醛樹脂的阻燃特性。同時該樹脂還具有優(yōu)良的介電性能，是制備高速數(shù)字及高頻用印刷電路板及大功率電機(jī)絕緣配件的極佳材料，同時也是制造商高性能透波結(jié)構(gòu)材料和航空航天用高性能結(jié)構(gòu)復(fù)合材料最理想的基體材料[7]。

北京玻璃鋼研究設(shè)計院聯(lián)合西北工業(yè)大學(xué)等單位[8，9]，采用改進(jìn)的酚—溴化氰法合成了酚醛型氰酸酯單體樹脂，并用紅外、凝膠實驗及熱失重分析(tga)對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性能的表征。與傳統(tǒng)的酚-溴化氰法相比，改進(jìn)的酚-溴化氰法得到了性能穩(wěn)定的合成產(chǎn)物，該產(chǎn)物在200℃時的凝膠時間為6.5min，在凝膠時無冒煙、發(fā)黑現(xiàn)象，固化樹脂在800℃時氮氣氛下的殘?zhí)悸蕿?3.6%。

637所、華東理工大學(xué)等單位也進(jìn)行了該類型樹脂的研究工作。

1.9苯惡嗪樹脂

以酚類化合物、胺類化合物和甲醛為原料合成一類含雜環(huán)結(jié)構(gòu)的中間體苯并惡嗪。在加熱和/或催化劑的作用下，苯并惡嗪中間體可發(fā)生開環(huán)聚合，生成含氮且類似酚醛樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通常我們將這種新型樹脂稱為開環(huán)聚合酚醛樹脂。這種苯并惡嗪樹脂在成型固化過程中沒有小分子釋放。開環(huán)聚合過程中無低分子物釋放，改善了酚醛樹脂的成型加工性，制品孔隙率低、性能大大提高。

1990年以來，四川大學(xué)[10，11]先后對苯并惡嗪的合成、性能、開環(huán)反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)動力學(xué)、固化過程中的體積變化、計算機(jī)分子模擬、復(fù)合材料制備、性能研究和應(yīng)用等多方面進(jìn)行了系統(tǒng)及廣泛的研究。

1.10二甲苯改性酚醛樹脂

二甲苯改性酚醛樹脂是在酚醛樹脂的分子結(jié)構(gòu)中引入疏水性結(jié)構(gòu)的二甲苯環(huán)，由此改性后的酚醛樹脂的耐水性、耐堿性、耐熱性及電絕緣性能得到改善。

1.11二苯醚甲醛樹脂

二苯醚甲醛樹脂是用二苯醚代替苯酚和甲醛縮聚而成的，二苯醚甲醛樹脂的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐熱性能，可用作h級絕緣材料，它還具有良好的耐輻射性能，吸濕性也很低。

1.12雙馬來酰亞胺改性酚醛樹脂

在酚醛樹脂中引入耐熱性優(yōu)良的雙馬來酰亞胺，因兩者之間發(fā)生氫離子移位加成反應(yīng)，所以對部分酚羥基具有隔離或封鎖作用，使改性樹脂的熱分解溫度顯著提高，對于改善摩阻材料的耐高溫性能有很大作用。

雙馬來酰亞胺改性酚醛樹脂有突出的耐熱性，熱變形溫度(hdt)為273℃，玻璃化溫度(tg)為產(chǎn)量及使用量增長非常迅速。

國外之所以能夠廣泛采用酚醛玻璃鋼的主要原因，一是該類產(chǎn)品在性能方面有其獨特的優(yōu)點；二是酚醛玻璃鋼的制作及研究開發(fā)工作比較成熟，幾乎涉及各種工藝方法。與之相比，我國在酚醛玻璃鋼的制作及其應(yīng)用方面，與國外存在著很大的差距，制作成型方法不多，僅限于模壓、布帶纏繞，及近期開發(fā)的手糊工藝等。rtm、拉擠等酚醛玻璃鋼成型工藝方法，才剛剛起步，但表現(xiàn)出很強(qiáng)的發(fā)展勢頭。

2.1rtm成型工藝(resintransfermolding)

rtm成型工藝[12]基本原理是將玻璃纖維或其他增強(qiáng)材料鋪放到閉模的模腔內(nèi)，用壓力(或真空輔助)將樹脂膠液注入模腔，浸透增強(qiáng)材料，然后固化，脫模成型制品。rtm成型工藝是從濕法鋪層和注塑工藝演變而來的1種新的復(fù)合材料成型工藝。rtm工藝通常使用增強(qiáng)材料形式有短切纖維氈、連續(xù)纖維氈、三維織物或特制的復(fù)合氈等，增強(qiáng)材料的種類有玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維等。采用不飽和聚酯樹脂為基體的rtm成型工藝已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，對樹脂體系、增強(qiáng)材料鋪覆、流變特性、模具設(shè)計制造、制品結(jié)構(gòu)設(shè)計、專用設(shè)備等

方面都有系統(tǒng)深入研究。

而酚醛樹脂用于rtm工藝在國內(nèi)近幾年才出現(xiàn)[13]。rtm生產(chǎn)工藝通常要求樹脂注射溫度下的黏度約為250-500

mpa?s，以使纖維能很快地浸透，并避免鋪層或織物結(jié)構(gòu)被破壞。樹脂固化過程應(yīng)沒有或盡量減少小分子產(chǎn)生，以減少制品缺陷，提高各種性能。傳統(tǒng)的酚醛樹脂由于通過縮合固化，固化過程中有小分子放出，容易造成制品缺陷，所以不太適合rtm工藝成型。

目前國內(nèi)對酚醛和其他高性能樹脂rtm成型工藝的需求主要來自軍用產(chǎn)品。但由于缺少專用的rtm酚醛樹脂，只能利用傳統(tǒng)的酚醛樹脂進(jìn)行注射，固化時仍采用加壓方式，目前已經(jīng)開發(fā)出許多制品，取得了較好的效果。rtm已經(jīng)成為航空航天先進(jìn)復(fù)合材料重要的成型工藝之一。三江集團(tuán)的佘平江[14]等人，利用rtm成型工藝方法，使用氨酚醛樹脂復(fù)合了高強(qiáng)玻璃纖維三維編織體，分別制作了拉伸強(qiáng)度試片、彎曲強(qiáng)度試片、氧乙炔燒蝕試片，試片的纖維體積含量為55%。性能測試結(jié)果為：拉伸強(qiáng)度為744mpa，拉伸模量為40.6gpa，斷裂應(yīng)變2.07%，彎曲強(qiáng)度為456.4mpa，彎曲模量31.8gpa，其力學(xué)性能接近于鋼，燒蝕

性能大大好于模壓和纏繞復(fù)合材料。馮志海[15]等人在這方面也作了深入研究，并應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)中。除傳統(tǒng)的氨酚醛外，華東理工大學(xué)開發(fā)的高碳酚醛樹脂[16]也是針對rtm工藝開發(fā)的改性氨酚醛樹脂，其具有較高的碳含量，較寬的工藝操作平臺。但仍采用傳統(tǒng)的縮合固化方式，有小分子釋放，需采用加壓成型。

為適應(yīng)特種用途的需求，開發(fā)rtm專用改性酚醛樹脂成為研究熱點。中科院化學(xué)所研究的烯丙基改性酚醛和雙馬共聚樹脂、北京玻鋼院開發(fā)的氰酸酯改性酚醛(酚三嗪)、四川大學(xué)研究的開環(huán)酚醛(苯并惡嗪)均為其代表。國內(nèi)其他單位在上述品種的開發(fā)上也做了許多工作，取得了很好效果。但針對酚醛樹脂體系的注射工藝、流變特性等方面的研究，還沒有深入進(jìn)行。

我院開發(fā)的氰酸酯改性酚醛[9]熔體黏度在100℃/2h內(nèi)無變化，固含量>98%，固化溫度220℃，室溫儲存期6個月，tg在350-400℃之間，沖擊強(qiáng)度比普通酚醛提高了約1.5～3倍，非常適于rtm成型工藝。

2)酸催化酚醛拉擠模具的耐腐蝕問題

在酚醛拉擠成型工藝的工業(yè)化生產(chǎn)中，首先遇到的1個問題，是模具的耐酸腐蝕問題。在生產(chǎn)實踐中，往往只需幾個小時，鍍鉻表面層就會遭到酸性腐蝕，從工具鋼的表面剝落下來。有人企圖通過在酚醛樹脂內(nèi)加入合適的內(nèi)脫模劑，以解決模具的耐腐蝕問題。但試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用內(nèi)脫模劑后，鉻層與工具鋼模具仍然會剝離下來，僅僅是剝離的時間延長一些而已。丹麥的纖維管道a/s公司的專利技術(shù)，可在不損壞模具的情況下，生產(chǎn)出高質(zhì)量的拉擠成型件。意大利tof玻璃公司和法國permali公司，也均采用這項專利生產(chǎn)酸催化酚醛玻璃鋼拉擠件的制品。在歐洲，大多采用酸催化酚醛拉擠工藝，也有一些采用高溫固化的酚醛拉擠工藝。

3)高溫固化酚醛樹脂的固化及高黏度問題

為避免酸催化酚醛樹脂對模具的腐蝕問題，有人曾對高溫固化酚醛樹脂用于拉擠工藝做過試驗。些酚醛樹脂，在130-150℃溫度下就能很快地固化。例如砂紙用的樹脂層，在130℃溫度下經(jīng)過5～6min即可固化。因而拉擠成型工藝采用高溫固化的酚醛樹脂完全是有可能的。通常，高溫固化酚醛樹脂的黏度較高，約為4～6pa?s。若為改善制品表面質(zhì)量，需加入填料，黏度還會增大，這將會對拉擠工藝帶來不利的影響。這種情況，是拉擠成型工藝所不希望的。為此，有人企圖尋找各種不同的單體，以改變酚醛的化學(xué)組分結(jié)構(gòu)。其中較為成功的1個例子，就是使用間苯二酚，既加快了固化速度，又不至于增加酚醛樹脂的黏度和脫水量。

bp化學(xué)公司和plenco公司采用間苯二酚催化技術(shù)，這種方法已被美國的一些公司所采用，例如creative拉擠公司[18]。酚醛樹脂拉擠成型時，必須有足夠長的模具，較高的成型溫度，并且最好直接往模具內(nèi)注入樹脂，而不是往膠液槽體內(nèi)注入樹脂。美國indspec公司開發(fā)的拉擠用酚醛樹脂2074a/2026b[l9,20]，已經(jīng)申請了專利，用其制作的玻璃鋼產(chǎn)品，j．v．gauchfl等人研究了酚醛拉擠工藝參數(shù)對拉擠制品質(zhì)量的影響。

把經(jīng)過配制混合的樹脂，在成型模的前端位置上，在壓力的作用下注射入模。這是1種新的拉擠工藝形式，不但省去了樹脂浸膠槽，而且增強(qiáng)材料入模前保持為干燥狀態(tài)。這種工藝方法也稱為“注射拉擠工藝”(ip)。這種注射拉擠工藝方法有以下2個優(yōu)點：一是樹脂組分配料較為準(zhǔn)確，可利用計量泵連續(xù)計量，以避免手工混合帶來的誤差；二是樹脂浸漬槽由開放形式變成了全封閉形式，大大降低了樹脂濺散的可能性，從而改善了拉擠工藝的工作環(huán)境。

如上所述，酚醛拉擠工藝還存在著不少的技術(shù)問題，另外，酚醛拉擠制品還不十分完美。目前還在尋找1種可在模腔內(nèi)加速固化過程，但對模具鋼材不會產(chǎn)生腐蝕作用的催化劑。最理想的是在室溫下活性很低(甚至無活性)的催化劑，這樣就可以延長酚醛樹脂在膠槽中的貯存時間。實際使用時，先把催化劑加入到膠槽內(nèi)，而后在拉擠模的高溫條件下經(jīng)過水解或其他反應(yīng)分解，產(chǎn)生出反應(yīng)所需的自由酸。除此以外，經(jīng)過試驗，一些室溫下不溶的，或者難溶的，但在拉擠模腔高溫條件下，溶解度和活性都變得很強(qiáng)的弱堿，是非常適合用作為酚醛拉擠工藝的催化劑。

另外，有些生產(chǎn)廠商還經(jīng)常對不銹鋼模具的內(nèi)表面，進(jìn)行必要的硬度處理，以達(dá)到具有高光潔表面和耐磨損性的要求。

使用拉擠脫模劑，也可有效地減少酸性對拉擠模具的侵蝕作用。

我公司開發(fā)的采用間苯二酚的非酸固化拉擠專用酚醛體系已經(jīng)通過了工藝試驗。關(guān)于界面性能、固化制度、模具設(shè)計等方面的研究還在進(jìn)行中。

2.3smc/bmc模壓成型工藝

smc/bmc模壓工藝是將一定量的smc/bmc模壓料放人金屬對模中，在一定溫度和壓力下成型制品的1種方法。最早開發(fā)的smc產(chǎn)品是up-smc(即不飽和聚酯片狀模塑料)，現(xiàn)在pf-smc(即酚醛片狀模塑料)作為1種玻璃纖維增強(qiáng)材料已經(jīng)被國外廣泛應(yīng)用于宇航、建筑和運輸?shù)阮I(lǐng)域。pf-smc的制備方法是將酚醛樹脂糊在浸漬機(jī)上浸漬無序短切玻璃纖維(一般玻璃纖維長度為1.5～50mm，用量為酚醛樹脂糊質(zhì)量的20%～50%)，用易剝離的聚乙烯薄膜為隔膜進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，其生產(chǎn)工藝與up-smc相同，生產(chǎn)出的pf-smc需要在30～70℃的恒溫內(nèi)經(jīng)過24～100h的熟化處理。pf-smc固化物的力學(xué)性能與up-smc的相比，室溫下大體相同，但是高溫下，pf-smc固化物具有更優(yōu)異的力學(xué)性能，它在150℃下熱老化100h，其拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度不發(fā)生任何變化，在200℃時，彎曲強(qiáng)度的保持率為73%，彎曲模量的保持率為77%，而up-smc固化物的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量的保持率卻只有29%和43%[21，22]北京玻鋼院復(fù)合材料有限公司[22]八五期間就成功開發(fā)了酚醛樹脂smc整套工藝技術(shù)和制品，包括專用樹脂、增稠體系、片材組分、模壓工藝等。

2.4其他成型工藝

酚醛復(fù)合材料還有連續(xù)層壓成型工藝、纖維纏繞成型工藝、預(yù)浸漬模壓工藝、低壓模壓成型工藝、手糊成型工藝、噴涂成型工藝等成型方法。手糊工藝是國外最常用的酚醛玻璃鋼生產(chǎn)工藝之一。通常采用酸固化型酚醛樹脂，其催化劑用量約為5%～8%，黏度約為600-700mpa?s。加入催化劑，通常能降低樹脂的黏度，固化時間約為10～30min，比聚酯樹脂的還要短一些。實踐證明，只要經(jīng)過認(rèn)真涂敷，可以制得尺寸比較大的酚醛玻璃鋼制品。涂敷好的制品件，應(yīng)在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行固化。由于短切原絲氈的某些偶聯(lián)劑，不能溶于酚醛樹脂，因此并不是所有適用于聚酯樹脂的玻璃纖維，都能適用于酚醛樹脂。手糊成型法生產(chǎn)的酚醛玻璃鋼制件，尺寸可以很大，例如英吉利海峽隧道列車的司機(jī)室，每個達(dá)240kg。常熟在這方面的開發(fā)應(yīng)用處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

另外，國外噴涂酚醛樹脂在汽車防熱板方面的應(yīng)用量也很大。許多生產(chǎn)廠商經(jīng)常采用與手糊工藝相近的中等黏度酚醛樹脂，但混合有較強(qiáng)的催化劑，以加快其成型速度，減少成型時間。在噴涂酚醛樹脂時，必須對噴涂聚酯的機(jī)器稍加改進(jìn)，且不能使用外部混合噴槍，并要求催化劑泵輸送的催化劑體積，達(dá)到樹脂體積的10%左右，其噴涂部件必須能夠耐化學(xué)品的腐蝕。當(dāng)前，jaguar公司所用的防熱板，都是由scandura

sealtex公司，采用這種噴涂沉積工藝方法所制成。

3結(jié)語

近年來，隨著對酚醛樹脂需求的不斷增加，在研發(fā)上的投入不斷增大，新的樹脂品種、新的成型工藝、新的合成技術(shù)不斷出現(xiàn)，對于酚醛發(fā)泡、酚醛蜂窩、酚醛復(fù)合材料回收等的研究都取得了很大進(jìn)展。我們有理由相信，酚醛樹脂及其復(fù)合材料將在許多領(lǐng)域發(fā)揮其更大的作用，酚醛樹脂這一古老的產(chǎn)品必將重新煥發(fā)青春。

第二篇：【技術(shù)】淺談?wù)w成型工藝

【技術(shù)】淺談?wù)w成型工藝

背景

復(fù)合材料由于具有高比強(qiáng)度、高比剛度、性能可設(shè)計、抗疲勞性和耐腐蝕性好等優(yōu)點，因此越來越廣泛地應(yīng)用于各類航空飛行器,大大地促進(jìn)了飛行器的輕量化、高性能化、結(jié)構(gòu)功能一體化。復(fù)合材料的應(yīng)用部位已由非承力部件及次承力部件發(fā)展到主承力部件，并向大型化、整體化方向發(fā)展，先進(jìn)復(fù)合材料的用量已成為航空器先進(jìn)性的重要標(biāo)志。復(fù)合材料整體成型是指采用復(fù)合材料的共固化（Co-curing）、共膠接（Co-bonding）、二次膠接（Secondary bonding）或液體成型等技術(shù)和手段，大量減少零件和緊固件數(shù)目，從而實現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)從設(shè)計到制造一體化成型的相關(guān)技術(shù)。在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造過程中，將幾十甚至上百個零件減少到一個或幾個零件，減少分段、減少對接、節(jié)省裝配時間，可大幅度地減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，并降低結(jié)構(gòu)成本，而且充分利用了固化前復(fù)合材料靈活性的特點。國內(nèi)外航空領(lǐng)域廣泛地采用整體成型復(fù)合材料主構(gòu)件，如諾·格公司的B2轟炸機(jī)、波音（Boeing）公司的787飛機(jī)和洛·馬公司的F35戰(zhàn)斗機(jī)均在機(jī)身和機(jī)翼部件中大量運用整體成型復(fù)合材料，整體成型結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為挖掘復(fù)合材料結(jié)構(gòu)效率，實現(xiàn)復(fù)合材料功能結(jié)構(gòu)一體化以及降低復(fù)合材料制造成本的大方向。一某輕型公務(wù)機(jī)整體化復(fù)合材料中機(jī)身 01 成型材料02 成型方法上半模、下半模分別鋪貼完成后合模，并進(jìn)行接縫補(bǔ)強(qiáng)，最后固化成型。綜合考慮工裝的重量及與復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的匹配性，選擇復(fù)合材料工裝，為了減輕增壓艙上半模重量，上半模型面只采用復(fù)合材料型板進(jìn)行加強(qiáng)，與金屬結(jié)構(gòu)支架的連接是可卸的，以利于翻轉(zhuǎn)組合及吊裝，圖2 為工裝示意圖。目前，夾層結(jié)構(gòu)的成型方法可以根據(jù)面板與蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的成型步驟分為共膠接法、二次膠接法和共固化法，對特殊要求的結(jié)構(gòu)還可以采取分步固化。通過對機(jī)身結(jié)構(gòu)鋪層設(shè)計分析，對上、下半模合模位置進(jìn)行了鋪層補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計，這就排除了采用上、下半模分別成型，然后二次膠接方法的可能。另外，由于整體性要求，若采用分步固化技術(shù)，機(jī)身外蒙皮固化粘結(jié)后形成內(nèi)部機(jī)身艙腔體，局部位置內(nèi)蒙皮的鋪疊操作難度太大，幾乎無法實現(xiàn)，所以針對中機(jī)身整體結(jié)構(gòu)，采用共固化技術(shù)。同時根據(jù)結(jié)構(gòu)特點、材料特性及質(zhì)量要求等對主要工藝展開研究如下：（1）預(yù)浸料鋪層及剪口優(yōu)化技術(shù)；（2）蜂窩芯加工及定位技術(shù)；（3）蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的共固化工藝參數(shù)確定。二工藝路線及主要工藝措施

01 工藝流程中機(jī)身整體成型工藝采用共固化技術(shù)，即分別在上、下半模鋪疊外蒙皮；然后鋪放膠膜，定位蜂窩芯及預(yù)埋件；最后鋪疊內(nèi)蒙皮，合模，固化。主要工藝流程如圖3 所示。02 主要工藝措施（1）鋪層展開及優(yōu)化。采用CATIA 軟件CPD 模塊對中機(jī)身鋪層進(jìn)行可制造性分析，發(fā)現(xiàn)整層設(shè)計的預(yù)浸料層在結(jié)構(gòu)突變的位置無法展開，并且纖維角度變化非常大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了設(shè)計給出的鋪層角度，如圖4 所示。這是因為中機(jī)身型面復(fù)雜，而對于復(fù)雜曲面上的鋪層，進(jìn)行二維展開時，既要保證鋪層能夠展開，還要保證展開的鋪層與3D 模型上邊界一致，往往存在較大的困難。只有當(dāng)制造可行性分析表明纖維變形在可接受范圍內(nèi)才可以進(jìn)行鋪層展開。所以在對復(fù)合材料分層數(shù)模進(jìn)行工藝分析時，對不同位置作為起鋪點的纖維角度變化進(jìn)行分析，找出變形面積最小的鋪疊起始位置，再通過鋪層拼接及開剪口技術(shù)找到最優(yōu)且滿足設(shè)計鋪層角度公差的工藝設(shè)計方案，圖5 為經(jīng)過優(yōu)化后的鋪層展開分析圖。（2）蜂窩芯預(yù)處理。整個增壓艙除了防火墻和翼盒外均使用19.05mm 過拉伸NOMEX蜂窩芯，其主要特點是蜂窩縱向柔性較大，易變形，貼模性好，適合成型曲度較大的零件。此種蜂窩芯的理論外形尺寸為2.44m×0.99m，而增壓艙上下兩部分的蜂窩芯展開尺寸約4m×2.5m，其尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出蜂窩芯的外形尺寸，且蜂窩芯外形復(fù)雜，如圖6 所示。制造過程中蜂窩芯需要拼接，常規(guī)蜂窩芯拼接是將蜂窩按位置要求分塊后進(jìn)行型面銑切，然后拼接。但過拉伸蜂窩芯收縮性較大，采取先銑切后拼接的方式，由于收縮會造成實際拼接時比理論外形小15~20mm，所以研制過程采用拼接膠先將蜂窩芯拼接，同時進(jìn)行穩(wěn)定化處理，如圖7 所示，然后進(jìn)行外形銑切，可以把誤差控制在±3mm 范圍以內(nèi)，符合設(shè)計要求。（3）蜂窩芯及預(yù)埋件定位。

為了準(zhǔn)確定位蜂窩芯和預(yù)埋件，在工裝制造過程中就通過數(shù)控加工和定位預(yù)埋襯套和螺栓，用于定位蜂窩芯定位樣板和預(yù)埋件。預(yù)埋件主要是翼盒、防火墻、舷窗等已固化零件，預(yù)埋件與蜂窩芯之間采用填充膠填充，以起到填充、補(bǔ)強(qiáng)和粘接的作用。（4）制袋。

將鋪疊完的上、下半模合模，鋪疊補(bǔ)強(qiáng)層后進(jìn)行制袋，由于中機(jī)身尺寸大，機(jī)身內(nèi)部閉角多，排袋困難，容易架橋，局部地區(qū)由于導(dǎo)氣不暢通，造成假真空。通過模擬和試驗的方法，確定整體真空袋尺寸，通過制作“子母袋”的方法，將上、下半模整體包覆。另外，采用3/4”的抽氣嘴分布于機(jī)身內(nèi)部各處閉角附近，并確保各抽氣嘴之間透氣層的連續(xù)性，避免假真空。圖8 為合模后制袋。（5）固化。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在升溫固化過程中經(jīng)歷復(fù)雜的熱-化學(xué)變化，溫度、壓力及保溫時間等工藝參數(shù)的確定對結(jié)構(gòu)成型過程有著重要的影響，最終關(guān)聯(lián)著質(zhì)量問題。如果工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，常常使復(fù)合材料形成不同類型的缺陷，如分層、孔隙、脫粘等。在中機(jī)身的成型過程中，按簡單的材料工藝進(jìn)行固化，即室溫升至130℃，保溫2h，降溫至60℃，結(jié)果發(fā)現(xiàn)固化保溫過程中局部位置溫度突變，存在集中放熱的現(xiàn)象，如圖9 所示，檢測發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域存在大面積氣孔和疏松現(xiàn)象。分析原因，主要是由于中機(jī)身模具是一個一端封閉的結(jié)構(gòu)，且機(jī)身模具各部位厚度差別較大，整體溫度場均勻性不好，造成成型過程溫度場難以保證，直接影響固化質(zhì)量。為解決這一問題，需進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整，以材料規(guī)范中材料本身的固化參數(shù)為基礎(chǔ)，通過對典型結(jié)構(gòu)零件固化爐成型工藝研究，采用雙臺階固化曲線（見圖10），結(jié)果表明，在樹脂凝膠點87℃保溫1.5h（第一臺階），在樹脂進(jìn)行了部分固化反應(yīng)，釋放了一定的固化反應(yīng)熱，這樣，能夠減小在最終固化溫度130℃固化過程中的固化反應(yīng)熱釋放，減小了溫度場差異，有利于排除揮發(fā)分，保證固化度一致性。（6）外形銑切及檢測。

中機(jī)身的風(fēng)擋、舷窗、艙門等處采用外形銑切型架及靠模的方式進(jìn)行銑切，如圖11 所示。經(jīng)無損及型面檢測，均能滿足設(shè)計要求。三結(jié)束語

通過對某型公務(wù)機(jī)中機(jī)身整體成型技術(shù)的研究，證明了該結(jié)構(gòu)采用蜂窩預(yù)處理及定位，上、下模組合成型及共固化工藝的制造方案是可行的。本研究也是對我國通用飛機(jī)復(fù)合材料主結(jié)構(gòu)整體成型工藝的一次有益探索，提升了我國通用飛機(jī)復(fù)合材料技術(shù)設(shè)計和制造水平，對推動我國通用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的作用和意義。

第三篇：壓縮成型工藝教案

第三節(jié)

壓縮成形工藝

一、壓縮成形原理及特點

壓縮成形又稱壓塑成形、模壓成形、壓制成形等，將松散狀(粉狀、粒狀、碎屑狀或纖維狀)的固態(tài)成形物料直接加入到成形溫度下的模具型腔中，使其逐漸軟化熔融，并在壓力作用下使物料充滿模腔，這時塑料中的高分子產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，最終經(jīng)過固化轉(zhuǎn)變成為塑料制件。

壓縮成形的優(yōu)點有可采用普通液壓機(jī)，壓縮模結(jié)構(gòu)簡單(無澆注系統(tǒng))，生產(chǎn)過程較簡單，壓縮塑件內(nèi)部取向組織少、性能均勻，塑件成形收縮率小等。其缺點是成形周期長，生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)操作多用手工而不易實現(xiàn)自動化生產(chǎn);塑件經(jīng)常帶有溢料飛邊，高度方向的尺寸精度難以控制;模具易磨損，因此使用壽命較短。

壓縮成形主要用于熱固性塑料，也可用于熱塑性塑料(如聚四氟乙烯等)。其區(qū)別在于成形熱塑性塑料時不存在交聯(lián)反應(yīng)，因此在充滿型腔后，需將模具冷卻使其凝固才能脫模而獲得制件。典型的壓縮制件有儀表殼、電閘板、電器開關(guān)、插座等。

二、壓縮成形工藝過程

壓縮成形工藝過程一般包括壓縮成形前的準(zhǔn)備及壓縮過程兩個階段。（1）壓縮成形前的準(zhǔn)備

主要是指預(yù)壓、預(yù)熱和干燥等預(yù)處理工序。a)預(yù)壓

利用預(yù)壓模將物料在預(yù)壓機(jī)上壓成質(zhì)量一定、形狀相似的錠料。在成形時以一定數(shù)量的錠料放入壓縮模內(nèi)。錠料的形狀一般以能十分緊湊地放大模具中便于預(yù)熱為宜。通常使用的錠料形狀多為圓片狀，也有長條狀、扁球狀、空心體狀或仿塑件形狀。

b)預(yù)熱與干燥

成形前應(yīng)對熱固性塑料加熱。加熱的目的有兩個:一是對塑料進(jìn)行干燥，除去其中的水分和其他揮發(fā)物;二是提高料溫，便于縮短成形周期，提高塑件內(nèi)部固化的均勻性，從而改善塑件的物理力學(xué)性能。同時還能提高塑料熔體的流動性，降低成形壓力，減少模具磨損。

生產(chǎn)中預(yù)熱與干燥的常用設(shè)備是烘箱和紅外線加熱爐。

（2）壓縮成形過程

模具裝上壓機(jī)后要進(jìn)行預(yù)熱。一般熱固性塑料壓縮過程可以分為加料、合模、排氣、固化和脫模等幾個階段，在成形帶有嵌件的塑料制件時，加料前應(yīng)預(yù)熱嵌件并將其安放定位于模內(nèi)。a)加料

加料的關(guān)鍵是加料量。定量的方法有測重法、容量法和計數(shù)法三種。測重法比較準(zhǔn)確，但操作麻煩；容積法雖然不及測重法準(zhǔn)確，但操作方便；計數(shù)法只用于預(yù)壓錠料的加料。物料加入型腔時，需要合理堆放，以免造成塑件局部疏松等現(xiàn)象。

b)合模

加料后即進(jìn)行合模。合模分為兩步：當(dāng)凸模尚末接觸物料時，為縮短成形周期，避免塑料在合模之前發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)加快加料速度；當(dāng)凸模接觸到塑料之后，為避免嵌件或模具成形零件的損壞，并使模腔內(nèi)空氣充分排除，應(yīng)放慢合模速度，即所謂先快后慢的合模方式。c)排氣

壓縮熱固性塑料時，在模具閉合后，有時還需卸壓將凸模松動少許時間，以便排出其中的氣體。通常排氣的次數(shù)為一至兩次，每次時間由幾秒至幾十秒。d)固化

壓縮成形熱固性塑料時，塑料依靠交聯(lián)反應(yīng)固化定型，生產(chǎn)中常將這一過程稱為硬化。在這一過程中，呈黏流態(tài)的熱固性塑料在模腔內(nèi)與固化劑反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并在成形溫度下保持一段時間，使其性能達(dá)到最佳狀態(tài)。對固化速率不高的塑料，為提高生產(chǎn)率，有時不必將整個固化過程放在模具內(nèi)完成(特別是一些硬化速度過慢的塑料)，只需塑件能完整脫模即可結(jié)束成形，然后采用后處理(后烘)的方法來完成固化。模內(nèi)固化時間應(yīng)適中，一般為30秒至數(shù)分鐘不等。時間過短，熱固性塑件的機(jī)械強(qiáng)度、耐蠕變性、耐熱性、耐化學(xué)穩(wěn)定性、電氣絕緣性等性能均下降，熱膨脹、后收縮增加，有時還會出現(xiàn)裂紋；時間過長，塑件機(jī)械強(qiáng)度不高、脆性大、表面出現(xiàn)密集小泡等。e)塑件脫模

制品脫模方法分為機(jī)動推出脫模和手動推出脫模。帶有側(cè)向型芯或嵌件時，必須先用專用工具將它們擰脫，才能取出塑件。

（3）壓后處理

塑件脫模后，對模具應(yīng)進(jìn)行清理，有時對塑件要進(jìn)行后處理。a）模具的清理

脫模后必要時需用銅刀或銅刷去除殘留在模具內(nèi)的塑料廢邊，然后用壓縮空氣吹凈模具。如果塑料有黏膜現(xiàn)象，用上述方法不易清理時則用拋光劑拭刪。

b)后處理

為了進(jìn)一步提高塑件的質(zhì)量，熱固性塑料制件脫模后常在較高的溫度下保溫一段時間。后處理能使塑料固化更趨完全，同時減少或消除塑件的內(nèi)應(yīng)力，減少水分及揮發(fā)物等，有利于提高塑件的電性能及強(qiáng)度。

三、壓縮成形工藝參數(shù)

壓縮成形的工藝參數(shù)主要是指壓縮成形壓力、壓縮成形溫度和壓縮時間。

（1）壓縮成形壓力

壓縮成形壓力是指壓縮時壓力機(jī)通過凸模對塑件熔體在充滿型腔和固化時在分型面單位投影面積上施加的壓力，簡稱成形壓力。

施加成形壓力的目的是促使物料流動充模，提高塑件的密度和內(nèi)在質(zhì)量，克服塑料樹脂在成形過程中因化學(xué)變化釋放的低分子物質(zhì)及塑料中的水分等產(chǎn)生的脹模力，使模具閉合，保證塑件具有穩(wěn)定的尺寸、形狀，減少飛邊，防止變形。但過大的成形壓力會降低模具壽命。

壓縮成形壓力的大小與塑料種類、塑件結(jié)構(gòu)以及模具溫度等因素有關(guān)，一般情況下，塑料的流動性愈小，塑件愈厚以及形狀愈復(fù)雜，塑料固化速度和壓縮比愈大，所需的成形壓力亦愈大。

（2）壓縮成形溫度

壓縮成形溫度是指壓縮成形時所需的模具溫度。它是使熱固性塑料流動、充模并最后固化成形的主要工藝因素，決定了成形過程中聚合物交聯(lián)反應(yīng)的速度，從而影響塑件的最終性能。

壓縮成形溫度高低影響模內(nèi)塑料熔料的充模是否順利，也影響成形時的硬化速度，進(jìn)而影響塑件質(zhì)量。隨著溫度的升高，塑料固體粉末逐漸融化，黏度由大到小，開始交聯(lián)反應(yīng)，當(dāng)其流動性隨溫度的升高而出現(xiàn)峰值時，迅速增大成形壓力，使塑料在溫度還不很高而流動性又較大時充滿型腔的各部分。

在一定溫度范圍內(nèi)，模具溫度升高，成形周期縮短，生產(chǎn)效率提高。如果模具溫度太高，將使樹脂和有機(jī)物分解，塑件表面顏色就會暗淡。由于塑件外層首先硬化，影響物料的流動，將引起充模不滿，特別是模壓形狀復(fù)雜、薄壁、深度大的塑件最為明顯。同時，由于水分和揮發(fā)物難以排除，塑件內(nèi)應(yīng)力大，模件開啟時塑件易發(fā)生腫脹、開裂、翹曲等；如果模具溫度過低，硬化不足，塑件表面將會無光，其物理性能和力學(xué)性能下降。

（3）壓縮時間

熱固性塑料壓縮成形時，要在一定溫度和一定壓力下保持一定時司，才能使其充分交聯(lián)固化，成為性能優(yōu)良的塑件，這一時間稱為壓縮時間。壓縮時間與塑料的種類(樹脂種類、揮發(fā)物含量等)、塑件形狀、壓縮成形的其他工藝條件以及操作步驟(是否排氣、預(yù)壓、預(yù)熱)等有關(guān)。

壓縮成形溫度升高，塑件固化速度加快，所需壓縮時間減少，因而壓縮周期隨模具溫度提高也會減少。對成形物料進(jìn)行預(yù)熱或預(yù)壓以及采用較高成形壓力時，壓縮時間均可適當(dāng)縮短，通常塑件厚度增加壓縮時間會隨之增加。

壓縮時間的長短對塑件的性能影響很大。壓縮時間過短，塑料硬化不足，將使塑件的外觀性能變差，力學(xué)性能下降，易變形。適當(dāng)增加壓縮時間，可以減少塑件收縮率，提高其耐熱性能和其他物理力學(xué)性能。但如果壓縮時司過長，不僅降低生產(chǎn)率，而且會使樹脂交聯(lián)過度而使塑件收縮率增加，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致塑件力學(xué)性能下降，嚴(yán)重時會便塑件破裂。

第四節(jié) 壓注成形工藝

一、壓注成形原理及特點

壓注成形又稱傳遞成形，它是熱固性塑料的重要成形方法之一，是在壓縮成形基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種熱固性塑料的成形方法。

成形原理：

先將固態(tài)成形物料(最好是預(yù)壓成錠或經(jīng)預(yù)熱的物料)加入裝在閉合的壓注模具上的加料腔內(nèi)，使其受熱軟化轉(zhuǎn)變?yōu)轲ち鲬B(tài)，并在壓力機(jī)柱塞壓力作用下塑料熔體經(jīng)過澆注系統(tǒng)充滿型腔，塑料在型腔內(nèi)繼續(xù)受熱受壓，產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)而固化定型，最后開模取出塑件。

壓注成形和注射成形的相同之處是熔料均是通過澆注系統(tǒng)進(jìn)人型腔，不同之處在于前者塑料是在模具加料腔內(nèi)塑化，而后者則是在注射機(jī)的料筒內(nèi)塑化。壓注成形是在克服壓縮成形缺點、吸收注射成形優(yōu)點的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

主要優(yōu)點有：

(1)壓注成形前模具已經(jīng)閉合，塑料在加熱腔內(nèi)加熱和熔融，在壓力機(jī)通過壓注柱塞將其擠人型腔并經(jīng)過狹窄分流道和澆口時，由于摩擦作用，塑料能很快均勻地?zé)嵬负陀不Ｒ虼耍破沸阅芫鶆蛎軐崳|(zhì)量好。

(2)壓注成形時的溢料較壓縮成形時少，而且飛邊厚度薄，容易去除。因此，塑件的尺寸精度較高，特別是制件的高度尺寸精度較壓縮制件高得多。(3)由于成形物料在進(jìn)大型腔前已經(jīng)塑化，對型芯或嵌件所產(chǎn)生的擠壓力小，因此能成形深腔薄壁塑件或帶有深孔的塑件，也可成形形狀較復(fù)雜以及帶精細(xì)或易碎嵌件的塑件，還可成形難以用壓縮法成形的塑件。

(4)由于成形物料在加料腔內(nèi)已經(jīng)受熱熔融，因此，進(jìn)人模腔時料溫及吸熱量均勻，所需的交聯(lián)固化時司較短，致使成形周期較短，生產(chǎn)效率高。

缺點: 成形壓力比壓縮成形高；工藝條件比壓縮成形要求更嚴(yán)格，操作比壓縮成形難度大；壓注模比壓縮模結(jié)構(gòu)復(fù)雜；成形后加料腔內(nèi) 總留有一部分余料以及澆注系統(tǒng)申的凝料，由于不能回收將會增加生產(chǎn)中原材料消耗；存在取向問題，容易使塑件產(chǎn)生取向應(yīng)力和各向異性，特別是成形纖維增強(qiáng)塑料時，塑料大分子的取向與纖維的取向結(jié)合在一起，更容易使塑件的各向異性程度提高。

二、壓注成形工藝過程

壓注成形的工藝過程和壓縮成形基本相似。它們的主要區(qū)別在于：壓縮成形是先加料后閉模，而壓注成形則一般要求先閉模后加料。

三、壓注成形工藝參數(shù)

壓注成形主要工藝參數(shù)包括成形壓力、成形溫度和成形時間等，它們均與塑料品種、模具結(jié)構(gòu)、塑料情況等多種因素有關(guān)。

（1）成形壓力

成形壓力是指壓力機(jī)通過壓注柱塞對加料腔內(nèi)塑料熔體施加的壓力。由于熔體通過澆注系統(tǒng)時有壓力損失，故壓注時的成形壓力一般為壓縮時的2~3倍。

（2）模具溫度

壓注成形的模具溫度通常要比壓縮成形的溫度低一些，一般約為130°C~190°C，因為塑料通過澆注系統(tǒng)時能從摩擦中取得一部分熱量。加料室和下模的溫度要低一些，而中框的溫度要高一些，這樣可保證塑料迸人通暢而不會出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，同時也可以避免塑件出現(xiàn)缺料、起泡、接縫等缺陷。

（3）成形時間

壓注成形時間包括加料時間、充模時間、交聯(lián)固化時間、脫模取塑件時間和清模時間等。壓注成形時的充模時間通常為5~50s，而固化時間取決于塑料品種，塑件的大小、形狀、壁厚，預(yù)熱條件和模具結(jié)構(gòu)等，通常為30~180s。

第四篇：成型工藝主管崗位職責(zé)

成型工藝主管崗位職責(zé)

1、工作內(nèi)容

1.1編制和完善成型車間的管理制度。

1.2編制成型車間工藝文件并監(jiān)督執(zhí)行。

1.3與燒成工序溝通，做好成型車間月中排產(chǎn)，轉(zhuǎn)產(chǎn)安排計

劃工作

1.4組織成型技術(shù)人員對成型工藝技術(shù)進(jìn)行研究提高對生產(chǎn)質(zhì)量、缺陷進(jìn)行分析。整改和攻關(guān)

1.5負(fù)責(zé)對模具質(zhì)量驗收工作。

1.6負(fù)責(zé)產(chǎn)品打板、交板工作。

1.7制訂成型車間年終檢修計劃并組織實施。

1.8對成型車間的生產(chǎn)管理情況、生產(chǎn)工藝執(zhí)行情況進(jìn)行工作執(zhí)導(dǎo)，檢查和考核。

第五篇：材料成型工藝

問答題

1、吊車大鉤可用鑄造、鍛造、切割加工等方法制造，哪一種方法制得的吊鉤承載能力大？為什么？

2、什么是合金的流動性及充形能力，決定充形能力的主要因數(shù)是什么？

3、鑄造應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因是什么？有何危害？消除鑄造應(yīng)力的方法有哪些？ 4．試討論什么是合金的流動性及充形能力？

5.分別寫出砂形鑄造,熔模鑄造的工藝流程圖并分析各自的應(yīng)用范圍.6.液態(tài)金屬的凝固特點有那些，其和鑄件的結(jié)構(gòu)之間有何相聯(lián)關(guān)系？ 7.什么是合金的流動性及充形能力，提高充形能力的因素有那些？

8.熔模鑄造、壓力鑄造與砂形鑄造比較各有何特點？他們各有何應(yīng)用局限性？

9.金屬材料固態(tài)塑性成形和金屬材料液態(tài)成形方法相比有何特點，二者各有何適用范圍？ 10.縮孔與縮松對鑄件質(zhì)量有何影響？為何縮孔比縮松較容易防止？

11.什么是定向凝固原則？什么是同時凝固原則？各需采用什么措施來實現(xiàn)？上述兩種凝固原則各適用于哪種場合？

12.手工造型、機(jī)器造型各有哪些優(yōu)缺點？適用條件是什么？ 13.從鐵-滲碳體相圖分析，什么合金成分具有較好的流動性?為什么? 14.鑄件的縮孔和縮松是怎么形成的？可采用什么措施防止? 15.什么是順序凝固方式和同時凝固方式?各適用于什么金屬？其鑄件結(jié)構(gòu)有何特點? 16.何謂冒口，其主要作用是什么？何謂激冷物，其主要作用是什么？ 17.何謂鑄造？它有何特點？

18.既然提高澆注溫度可提高液態(tài)合金的充型能力，但為什么又要防止?jié)沧囟冗^高？ 19．金屬材料的固態(tài)塑性成形為何不象液態(tài)成形那樣有廣泛的適應(yīng)性？ 20..冷變形和熱變形各有何特點？它們的應(yīng)用范圍如何？

21.提高金屬材料可鍛性最常用且行之有效的辦法是什么？為何選擇？ 22.金屬板料塑性成形過程中是否會出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象？為什么？ 23.纖維組織是怎樣形成的？它的存在有何利弊？

24．許多重要的工件為什么要在鍛造過程中安排有鐓粗工序？ 25.模鍛時，如何合理確定分模面的位置？ 26.模鍛與自由鍛有何區(qū)別？ 27．板料沖壓有哪些特點？主要的沖壓工序有哪些？

28.間隙對沖裁件斷面質(zhì)量有何影響？間隙過小會對沖裁產(chǎn)生什么影響？ 29.分析沖裁模與拉深模、彎曲模的凸、凹模有何區(qū)別？ 30.何謂超塑性？超塑性成形有何特點？

31、落料與沖孔的主要區(qū)別是什么？體現(xiàn)在模具上的區(qū)別是什么？

32、比較落料或沖孔與拉深過程凹、凸模結(jié)構(gòu)及間隙Z有何不同？為什么？

33、手工電弧焊與點焊在焊接原理與方法上有何不同？ 34．手工電弧焊原理及特點是什么？

35、產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的主要原因是什么，怎樣防止或減少應(yīng)力和變形？

36.試說明焊條牌號J422和J507中字母和數(shù)字的含義及其對應(yīng)的國標(biāo)型號，并比較它們的應(yīng)用特點。37.什么是焊接熱影響區(qū)？低碳鋼焊接熱影響區(qū)內(nèi)各主要區(qū)域的組織和性能如何？從焊接方法和工藝上，能否減小或消滅熱影響區(qū)？

38.為什么存在焊接殘余應(yīng)力的工件在經(jīng)過切削加工后往往會產(chǎn)生變形？如何避免？ 39.鑄鐵焊接性差主要表現(xiàn)在哪些方面？試比較熱焊、冷焊法的特點及應(yīng)用。40.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊接時，應(yīng)采取哪些措施防止冷裂紋的產(chǎn)生？ 41.試比較釬焊和膠接的異同點。

42.何謂金屬材料的焊接性，其所用的評價方法各有何優(yōu)缺點？ 43.塑料成形主要采用哪種方法?簡述其工藝過程。44.塑料的結(jié)晶性與金屬有何不同？為什么？

45.塑料注射模具一般由幾部分組成？澆注系統(tǒng)的作用是什么？ 46.分析注射成形、壓塑成形、傳遞成形的主要異同點。47.熱塑性塑料注射模的基本組成有那些？ 48.橡膠的注射成形與壓制成形各有何特點？ 49.什么叫模具，其主要組成有那幾部分？

50.粉末冶金成形技術(shù)包括哪些內(nèi)容?它主要適用于哪種情況？

51.粉末壓制品為什么在壓制后，一定要經(jīng)過燒結(jié)才能達(dá)到要求的強(qiáng)度和密度？ 52.粉末冶金工藝生產(chǎn)制品時通常包括哪些工序？

53.為什么金屬粉末的流動特性是重要的？

54.為什么粉末冶金零件一般比較小？

55.粉末冶金零件的長寬比是否需要控制？為什么？ 56.為什么粉末冶金零件需要有均勻一致的橫截面？

57.怎樣用粉末冶金工藝來制造孔隙細(xì)小的過濾器？

58.試比較制造粉末冶金零件時使用的燒結(jié)溫度與各有關(guān)材料的熔點？

59.燒結(jié)過程中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

60.怎樣用粉末冶金來制造含油軸承？

61.什么是浸滲處理？為什么要使用浸滲處理？

62.采用壓制方法生產(chǎn)的粉末冶金制品，有哪些結(jié)構(gòu)工藝性要求？

63.用粉末冶金生產(chǎn)合金零件的成形方法有哪些？

64.試列舉粉末冶金工藝的優(yōu)點。

65.粉末冶金工藝的主要缺點是什么？

66.列舉常用的熱固性塑料與熱塑性塑料，說明兩者的主要區(qū)別是什么？

67.塑料在粘流態(tài)的粘度有何特點？

68.塑料的結(jié)晶性與金屬有何不同？為什么？

69.熱塑性塑料成形工藝性能有哪些？如何控制這些工藝參數(shù)？

70.塑料注射模具一般由幾部分組成？澆注系統(tǒng)的作用是什么？

71.分析注射成形、壓塑成形、傳遞成形的主要異同點。

72.橡膠材料的主要特點是什么？常用的橡膠種類有哪些？

73.為什么橡膠先要塑煉？成形時硫化的目的是什么？

74.簡述橡膠壓制成形過程。控制硫化過程的主要條件有哪些？

75.橡膠的注射成形與壓制成形各有何特點？

76.陶瓷制品的生產(chǎn)過程是怎樣的？

77.陶瓷注漿成形對漿料有何要求？其坯體是如何形成的？該法適于制作何類制品？

78.陶瓷壓制成形用坯料為何要采用造粒粉料？壓制成形主要有哪幾種方法？各有何特點？

79.陶瓷熱壓注成形采用什么坯料？如何調(diào)制？該法在應(yīng)用上有何特點？

80.復(fù)合材料成形工藝有什么特點？

81.復(fù)合材料的原材料、成形工藝和制品性能之間存在什么關(guān)系？

82.在復(fù)合材料成形時，手糊成形為什么被廣泛采用？它適合于哪些制品的成形？

83.模壓成形工藝按成形方法可分為哪幾種？各有何特點？

84.纖維纏繞工藝的特點是什么？適于何類制品的成形？

85.顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的成形方法主要有哪些？ 86.選擇材料成形方法的原則與依據(jù)是什么？請結(jié)合實例分析。87.材料選擇與成形方法選擇之間有何關(guān)系？請舉例說明。

88.零件所要求的材料使用性能是否是決定其成形方法的唯一因素？簡述其理由。

89.軸桿類、盤套類、箱體底座類零件中，分別舉出1～2個零件，試分析如何選擇毛坯成形方法。90.為什么軸桿類零件一般采用鍛造成形，而機(jī)架類零件多采用鑄造成形？ 91.為什么齒輪多用鍛件，而帶輪、飛輪多用鑄件？ 92.在什么情況下采用焊接方法制造零件毛坯？ 93.舉例說明生產(chǎn)批量對毛坯成形方法選擇的影響。

94.對于中小批量生產(chǎn)的制品是否適宜用粉末壓制法制造？為什么？ 95.還原粉末和霧化粉末的特點是什么？

96.粉末壓制制品為什么在壓制后，一定要經(jīng)過燒結(jié)才能達(dá)到所要求的強(qiáng)度和密度？

97.粉末壓制機(jī)械零件、硬質(zhì)合金、陶瓷都是用粉末經(jīng)壓制燒結(jié)而成。它們之間有何區(qū)別？各適用于哪些制品？

98.硬質(zhì)合金中的碳化鎢和鈷各起什么作用？能否用鎳、鐵代替鈷？為什么？ 99.粉末壓制件設(shè)計的基本原則是什么？為什么要這樣規(guī)定？

10.試述注射成形、擠出成形、模壓成形原理及主要技術(shù)參數(shù)的正確選用。101.塑料成形特性的內(nèi)容及應(yīng)用有哪些？ 102.熱塑性塑料注射模的基本組成有哪些？

103.何謂分型面？正確選擇分型面對制品品質(zhì)有哪些影響？

104.熱塑性注射模普通澆注系統(tǒng)由哪些部分組成？各個組成部分的作用和設(shè)計原則是什么？ 105.注射模成形零件設(shè)計包含哪些基本內(nèi)容？

106.壓塑模按凸凹模結(jié)構(gòu)特征分類可分幾類？它們各有什么特征？ 107.壓塑模的半閉合式凸凹模結(jié)構(gòu)組成、儲料槽、排氣槽的結(jié)構(gòu)有哪些？ 108.擠出機(jī)頭的分類及特點有哪些？機(jī)頭設(shè)計的主要內(nèi)容是什么？

109.塑料制品的結(jié)構(gòu)技術(shù)特征包括哪些內(nèi)容？針對具體的塑料制品，如何分析其技術(shù)特征 110.簡述影響橡膠注射成形的主要技術(shù)因素及注射成形的應(yīng)用特征。111.壓延成形技術(shù)能夠生產(chǎn)哪些橡膠制品？其生產(chǎn)過程與塑料壓延有何異同？ 112.擠出成形在橡膠加工中有何作用？影響擠出成形的主要因素是什么？ 113.橡膠制品的成形特性包括哪些內(nèi)容？

114．模具的結(jié)構(gòu)一般由哪幾部分組成？何謂模具的封閉高度？有何作用？ 115．對模具材料有哪些性能要求？選擇模具材料的原則和需要考慮的因素有哪些？ 116．什么是模具壽命？有哪些因素會影響模具壽命？ 117．模具的主要失效形式有哪些？它們的失效機(jī)理是什么？ 118．模具制造的特點有哪些？模具的制造一般分為幾個階段？ 119．模具電火花加工的基本原理是什么？它必須滿足哪幾個基本條件？ 120.如何擬定材料成形方案？

121.材料成形過程與材料的選擇有什么關(guān)系？ 122.如何考慮材料成形過程的經(jīng)濟(jì)性與現(xiàn)實可能性？ 123.如何控制成形件的品質(zhì)？

124.什么叫做再制造技術(shù)？再制造技術(shù)的發(fā)展趨勢如何？ 125.制造技術(shù)的主要研究內(nèi)容是什么？

名詞解釋

1.液態(tài)金屬的充型能力

2.鑄件的收縮

3.鑄件的縮孔和縮松

4.鑄件的化學(xué)偏析

5.鑄造應(yīng)力

6.低壓鑄造

7.金屬的可鍛性

8.體積不變定理

9.最小阻力定律

10.加工硬化

11.落料和沖孔

12.焊接熱影響區(qū)

13.金屬材料的焊接性

14.碳當(dāng)量ωCE 15.熔化焊接

16.壓力焊

17.粉末壓制塑料注射成形

18.塑料的流動性

19.注射過程

20.模具基本組成填空題

1．影響金屬充型能力的因素有：（）、（）和（）。

2.澆注系統(tǒng)一般是由（），（），（），和（）組成的。3.壁厚不均勻的鑄件,薄壁處易呈現(xiàn)（）應(yīng)力,厚壁處呈現(xiàn)（）應(yīng)力。

4.粗大厚實的鑄件冷卻到室溫時，鑄件的表層呈（）應(yīng)力，心部呈（）應(yīng)力。5.鑄造應(yīng)力有()、()、()三種。

6.純金屬或共晶成分的鑄造合金在凝固后易產(chǎn)生();結(jié)晶溫度范圍較寬的鑄造合金凝固后易產(chǎn)生()。7.鑄鐵合金從液態(tài)到常溫經(jīng)歷（）收縮、（）收縮和（）收縮三個階段;其中（）收縮影響縮孔的形成,（）收縮影響內(nèi)應(yīng)力的形成。

8.為防止產(chǎn)生縮孔，通常應(yīng)該設(shè)置（），使鑄件實現(xiàn)（）凝固。最后凝固的是（）。9.合金的流動性大小常用（）來衡量,流動性不好時鑄件可能產(chǎn)生（）和缺陷。10.澆注位置的選擇原則是;（）;分型面的選擇原則為:（）。

11.鑄件上質(zhì)量要求較高的面，在澆注時應(yīng)該盡可能使其處于鑄型的（）。12.低壓鑄造的工作原理與壓鑄的不同在于（）。

13．金屬型鑄造采用金屬材料制作鑄型，為保證鑄件質(zhì)量需要在工藝上常采取的措施包括：（）、（）、（）、（）。

14.影響鑄鐵石墨化的主要因素有（）。

15.球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑性比灰鑄鐵（），鑄造性能比灰鑄鐵（）。16.鑄件的凝固方式有（）。

17.鑄造應(yīng)力的種類有（），（）和（）。18.澆注系統(tǒng)的作用是（）。

19.常用的鑄造合金有（），（）和（）三大類，其中（）應(yīng)用最廣泛。

20.應(yīng)用最廣泛而又最基本的鑄造方法是（）鑄造，此外還有（）鑄造，其中主要包括（），（），（）和（）等。

21.鍛造時，對金屬進(jìn)行加熱的目的是使金屬的（）升高，（）降低，從而有利于鍛造。22.最小阻力定律是（）。

23可鍛性用金屬（）和（）來綜合衡量。24.鍛件圖與零件圖比較不同在于（）。

25．錘上模鍛的鍛模模膛根據(jù)其功用不同，可分為（）模膛、（）模膛 兩大類。26．預(yù)鍛模膛與終鍛模膛不同在于（）。27.金屬塑性變形的基本規(guī)律有()和()。28.對金屬塑性變形影響最明顯的是（）。

29.金屬的可鍛性主要取決于（）和（）兩個方面。

30.金屬經(jīng)塑性變形后，其機(jī)械性能的變化是（），（）升高，（），（）下降，這種現(xiàn)象稱為（）現(xiàn)象。

29.碳鋼中含碳量愈多,鋼的可鍛性愈（）;這是因鋼中含碳愈多,鋼的（）增高,()變差造成的。30.繪制自由鍛件圖應(yīng)考慮的因素有：（）、（）、（）。

31.根據(jù)所用設(shè)備不同，模鍛分為（）模鍛，（）模鍛，（）模鍛和（）模鍛。32.由于模鍛無法鍛出通孔，鍛件應(yīng)留有（）。

33.繪制模鍛件圖應(yīng)考慮的因素有：（）、（）、（）、（）。34.鍛件坯料質(zhì)量計算式：（）。

35.板料拉深是使板料變成（）的工序，板料拉深時常見的缺陷是（）和（）。36.表示拉深變形程度大小的物理量是（）。

37.板料沖壓的變形工序有（）、（）、（）和（）等。38.板料沖壓的基本工序分為（）和（）兩大類。39板料沖孔時凸模的尺寸為（），凹模的尺寸為（）。

40板料拉深時,為了避免拉裂,通常在多次拉深工序之間安排（）熱處理。

41.鋼的焊性主要取決于鋼的（）,其中以（）元素影響最大,通常用（）來判斷鋼的可焊性好壞。42.焊接過程中,對焊件進(jìn)行局部、不均勻加熱,是造成焊接（）和（）的根本原因。43.按組織變化特性,焊接熱影響區(qū)可分為()、()、()。

44.按照焊接過程的特點焊接方法可分為三大類（）、（）和（）;手弧焊屬于（）,電弧焊屬于（）。45埋弧自動焊的焊接材料是（）和（），它適宜焊接（）位置，（）焊縫和（）焊縫。

46.埋弧焊可用的焊接電流比手弧焊大得多,所以埋弧焊效率比手弧焊的（）。

47焊接應(yīng)力產(chǎn)生的原因是（），減小與消除焊接應(yīng)力的措施有（），（），（）和（）。48.焊接變形的基本形式有（），（），（），（）和（）。49.焊接性包括兩方面：（）、（）。

50.中、高碳鋼的焊接一般采取的技術(shù)措施：（）、（）、（）。51.使用直流電源實施焊條電弧焊時有（）、（）兩種接線方法。52.鐵碳合金中的含碳量愈高，其焊接性能愈（），為改善某些材料的可焊性，避免焊接開裂，常采用的工藝是焊前（），焊后（）。

53.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，由于二氧化碳是氧化性氣體，會引起焊縫金屬中合金元素的（），因此需要使用（）的焊絲。

54.粉末壓制生產(chǎn)技術(shù)流程是()、()、()。

3、何謂鑄件的澆注位置？其選擇原則是什么?澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的空間

位置。原則：（1）鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或位于側(cè)面。（2）鑄件大平面應(yīng)朝下。（3）面積較大的薄壁部分應(yīng)置于鑄型下部或垂直、傾斜位置。（4）易縮孔件，應(yīng)將截面較厚的部分置于上部或側(cè)面，便于安放冒口。

4、金屬在鍛造前為何要加熱？

加熱溫度為什么不能過高因為加熱使原子運動能力增強(qiáng)，很容易進(jìn)行滑移，因而塑性提高，變形抗力降低，可鍛造性明顯改善。加熱溫度過高，會產(chǎn)生過熱、過燒、脫碳和嚴(yán)重氧化等缺陷，甚至坯料報廢。