低压接触成形工艺

15.3.4　低压接触成形工艺

上述RTM法及以下的袋压法、热压釜法，液压釜法和热膨胀模塑法统称为低压成形工艺。其成形过程是用手工铺叠方式，将增强材料和树脂（含预浸材料）按设计方向和顺序逐层铺放到模具上，达到规定厚度后，经加压、加热、固化、脱模、修整而获得制品。它们与手糊成形工艺的区别仅在于固化时需加压。因此，是手糊成形工艺的改进，是为了提高制品的密实度和层间粘接强度。

以高强度玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维和环氧树脂为原材料，用低压成形方法制造的高性能复合材料制品，已广泛用于飞机、导弹、卫星和航天飞机。如飞机舱门、整流罩、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼、隔板、壁板及隐形飞机等。

15.3.4.1　袋压成形工艺

袋压成形是将手糊成形的未固化制品，通过橡胶袋或其他弹性材料向其施加气体或液体压力，使制品在压力下密实、固化。优点是：产品两面光滑；能适应聚酯、环氧和酚醛树脂；产品质量比手糊高。袋压成形工艺分压力袋法和真空袋法两种：

1）压力袋法

压力袋法是将橡胶袋放在手糊成形未固化的制品上，固定好盖板，然后，通入压缩空气或蒸汽（0.25～0.5MPa），使制品在热压条件下固化（其示意图见图15.3－7a）。

2）真空袋法

此法是在手糊成形未固化的制品上，加盖一层橡胶膜。制品处于橡胶膜和模具之间，密封周边，抽真空（0.05～0.07MPa），使制品中的气泡和挥发物排除。真空袋成形法的示意图见图15.3－7b，由于真空压力较小，故此法仅用于聚酯和环氧复合材料制品的湿法成形。

图15.3－7　袋压成形工艺示意图

1－模具；2－橡胶袋；3－铺层制品；4－进气口；5－盖板；6－密封夹；7－加热

1－模具；2－橡胶袋；3－铺层制品；4－抽真空；5－密封夹；6－加热

15.3.4.2　热压釜法和液压釜法

热压釜法和液压釜法都是在金属容器内，通过压缩气体或液体对未固化的手糊制品加热加压，使其固化成形的一种工艺。

1）热压釜法

热压釜是一个卧式金属压力容器（见图15.3－8）。未固化的手糊制品，加上密封胶袋，抽真空，然后连同模具用小车推进热压釜内，通入蒸汽（压力为1.5～2.5MPa），并继续抽真空，对制品加压，加热，排出气泡，使其在热压条件下固化。它综合了压力袋法和真空袋法的优点，生产周期短，产品质量高。热压釜法能够生产尺寸较大，形状复杂的高质量、高性能复合材料制品。

图15.3－8　热压釜法示意图

1－模具小车；2－手糊铺层；3－橡胶袋；4－抽真空口；5－密封装置；6－压缩空气；7－模具车轨；8－压力釜

2）液压釜法

液压釜是一个密闭的压力容器（见图15.3－9）。体积比热压罐小，直立放置，生产时通入压力热水，对未固化的手糊制品加热，加压，使其固化。液压釜的压力可达到2MPa或更高，温度为80～100℃。用油载体，热度可达200℃。此法生产的产品密实，周期短，液压釜法缺点是设备投资较大。

图15.3－9　液压釜装置简图

1－釜体；2－模具；3－支架；4－橡胶；5－未固化制品；6－密封圈；7－载热体（水、油）

15.3.4.3　热膨胀模塑法

热膨胀模塑法是用于生产空腹、薄壁高性能复合材料制品的一种工艺。其工作原理是采用不同膨胀系数的模具材料，利用其受热体积膨胀不同产生的挤压力，对制品施加压力。图15.3－10为生产空腹制品的模具和预浸料铺层断面示意图，热膨胀模塑法的阳模是膨胀系数大的硅橡胶，阴模是膨胀系数小的金属材料，手糊未固化的制品放在阳模和阴模之间。加热时，由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的变形差异。使制品在热压下固化。

图15.3－10　热膨胀模塑法生产空腹制品组合断面示意图

1－制品；2－上模板；3－侧模；4－芯模；5－下模板；6－硅橡胶模