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热塑性复合材料结构件成型方法有哪些?

作者:admin 发布时间:2022-05-26 09:14:58 次浏览

目前,针对热塑性复合材料的成型方法主要有注射成型、挤出成型、铺放、热压以及增材制造等。以下主要介绍国外使用范围较广的成形技术:自动铺放原位固化成型、热压成型、增材制造成形技术。一、自动铺放原位固化成型自动铺放技术是国外研究的热塑性复合材料构件自动化成型的关键制造技术之一,不仅适用于平面型或低曲率的曲面型,而且还可以实现复杂曲面型的铺层与制造。该技术能够将增强纤维从0(轴向)定向到90(环箍)和其间

目前,针对热塑性复合材料的成型方法主要有注射成型、挤出成型、铺放、热压以及增材制造等。

以下主要介绍国外使用范围较广的成形技术:自动铺放原位固化成型、热压成型、增材制造成形技术

一、自动铺放原位固化成型自动铺放技术

是国外研究的热塑性复合材料构件自动化成型的关键制造技术之一,不仅适用于平面型或低曲率的曲面型,而且还可以实现复杂曲面型的铺层与制造。该技术能够将增强纤维从0(轴向)定向到90(环箍)和其间的任何位置。通过将连续纤维放置在需要的方向上以获得高质量、高性能部件的最佳强度和刚度。自动铺放适用于尺寸较大、形状相对较复杂的零件。

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二、热压成型

热压成型也是国外研究的热塑性复合材料成型主要的方法之一,按照所用的设备不同又可以分为模压成型、双膜成型、热压罐成型和真空袋成型。其基本工艺过程是先将预浸料裁剪铺叠后,放人模具中升温加热,待升温至成型温度后,通过不同的加压设备与模具对预浸料铺层进行加压,得到最终满足形状要求的制件。

热压成型效率高,适合自动化大规模生产,一般生产一个零件的时间<3min,甚至在1min以内,因此工业界普遍看好,并重点研究发展的低成本、规模化制造技术。

三、包覆成型

包覆成型技术原理是首先通过热压技术完成产品主结构成形,然后通过注塑技术完成加强筋等结构成形。该技术目前主要难点是如何处理好热压成形与注塑成形的界面强度,如何保证尺寸精度,通过数字模拟的方法优化工艺,减小因为应力引起的弯曲变形。

四、增材制造成型

热塑性复合材料增材制造技术主要包括短纤维增强热塑性复合材料增材制造与连续纤维增强热塑性复合材料增材制造。目前,采用增材制造成型的纯PEEK结构,拉伸强度在90+5MPa左右,而经过纤维加强的PEEK材料目前采用FDM增材制造工艺,拉伸强度已经达到200MPa以上,弹性模量达到20GPa以上完全具备在次承力构件中应用的条件,甚至可以取代部分铝合金材料构件,从而减轻重量。

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