船用复合材料成形技术的发展趋势和展望

15.6　船用复合材料成形技术的发展趋势和展望

复合材料的发展离不开成形工艺和制造技术，近年来，国外在复合材料多种成形技术与生产过程的机械化和自动化方面，做了大量的研究，取得了飞速的进展。目前，复合材料成形工艺向着组合化、预成形化、在线质量监控和操作自动化的方向发展。玻璃纤维热塑性冲压片材（简称GMT）和冲压成形技术所具有的连续、快速、低成本、高性能的优势将使热塑复合材料的地位发生根本变化。能有效提高层间抗破坏能力及冲击韧性的三向编织工艺在制品形态多系列化、机械化方面也将有重大发展。拉挤成形工艺、RTM、SMC所占比例将显著增大。

当前，复合材料几种主要成形工艺的发展趋势大致如下：

（1）手糊成形工艺，外观可达A级表面，船体手糊成形已在向真空辅助成形工艺发展。

（2）RTM成形工艺向大型多组件一次快速（3min）成形发展，最大面积达20～30m²。

（3）模压成形工艺发展了模内涂层技术，低压快速，A级表面模压技术。

（4）缠绕成形工艺已出现了微机控制和机器人辅助的非测地线型缠绕机。

（5）拉挤成形工艺正在向拉缠组合、开发热塑性复合材料和高性能复合材料拉挤型材、大型管道、变截面制品、汽车板簧等结构件发展，拉挤速度（可达4.5m/min）和生产效率日趋提高，一机同时拉数根型材等。

（6）叠层铺敷工艺已有7轴24带宽200mm自动铺敷系统，进料速度为90kg/h。

（7）高性能热塑性复合材料加工技术，其热熔法、干粉法已工业化，400℃缠绕度成形的设备已经问世。

（8）其他先进工艺，如RTM与缠绕、拉挤组合，SMC与BMC、缠绕组合，纤维缠绕与拉挤、喷射等组合的成形技术，也在不断地探索开发。

最后需要关注和指出的是，复合材料的成形技术，不论采取哪种方法均离不开模具，而模具对制品的质量又起着决定性作用，因此，复合材料的模具在生产制造中起着至关重要的作用。模具材料对模具质量有重要影响。手糊、模压和RTM成形模具以往所用材料是木材、铝合金、钢和复合材料，近年来，国外推广使用先进复合材料制作模具。如用碳纤维复合材料制作的模具重量轻且方便铺贴，而最重要的是固化过程中模具胀缩和制品一致，可消除制品与模具热匹配不当引起的变形，因而可提高零件的精度。目前，定型的模具材料是在常温固化成形，而在177℃下使用的模具材料为Toolform。更新的材料还有碳纤维增强二氧化硅模具材料，耐温可达450℃。

参考文献

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