传统复合材料的加工方法主要包括以下几种:
锯切
玻璃纤维增强热固性基体层压板可以使用手锯或圆锯进行切割,热塑性复合材料在切割时需要加冷却剂,石墨/环氧复合材料最好用镶有硬质合金的刀具进行切割。
钻孔和仿形铣
在复合材料上钻孔或进行仿形铣削时,通常采用干法。热固性复合材料在钻孔和仿形铣削后可能会产生收缩,因此需要考虑一定的余量。钻头或仿形铣刀的尺寸应略大于孔径尺寸,并使用碳化钨或金刚石材质的刀具。热塑性复合材料在钻孔时需要避免过热和钻屑堆积,因此钻头应有特定设计。
手工层叠法
将预先准备好的纤维材料和树脂手工层叠,形成所需形状。这种方法适用于小规模、低精度要求的复合材料制品。
自动层叠成型法
利用自动机器进行纤维材料和树脂的层叠,并通过加热和压力使其固化成型。这种方法适用于大规模、高精度要求的复合材料制品。
注塑成型法
将树脂加热熔融后,通过注射器注入到模具中,并通过压力和温度使其固化成型。这种方法主要用于制备高强度、高密度和复杂形状的复合材料。
挤出法
将熔融的复合材料通过挤压机挤出成型,并快速冷却固化。这种方法适用于生产连续、长尺寸的复合材料制品,如型材和管道。
缠绕成型工艺
将连续的纤维或带材按一定规律缠绕在芯模上,并施加张力使其紧密结合,然后通过固化处理使纤维与树脂紧密结合,形成具有特定形状和性能的复合材料制品。
拉挤成型工艺
将连续的纤维或带材通过模具拉挤成型,同时注入树脂等基体材料,适用于生产连续、长尺寸的复合材料制品,如型材和管道。
预制备处理
在复合材料制备前,对原材料进行处理,如纤维的表面处理和树脂的过滤,以提高材料的性能,并准备加工之用。
固化处理
固化是使基体材料通过化学反应或物理变化,由液态或半固态转变为固态的过程。这一过程需要控制温度、压力和时间等参数,以确保基体材料能够充分固化,并与增强材料形成良好的结合。
这些加工方法的选择取决于材料的性质、制备要求以及加工成本等因素。随着科技的发展,一些新的加工技术和装备不断涌现,如激光绑定法、干法复合等,这些技术能够进一步提高复合材料的加工效率和产品质量。