先进拉挤成型制件工艺质量改进研究

摘要

复合材料凭借其性能优势及材料与结构的可设计性在航空航天、风能、国防、汽车、医疗等高科技领域中的用量日益增高。随着复合材料的应用领域不断扩大，复合材料型材的制造也凸显其重要地位。新兴的先进拉挤成型（Advanced Pultrusion，ADP）作为复合材料型材制造工艺之一，效率高、成本低，经过多年发展，已经可以生产多种型材。该工艺在国外已相当成熟，且实现了生产销售，但国内对其却唯有几年的研究，制件存在的缺陷影响着质量。论文以本单位对先进拉挤成型的研究为背景，对制件存在的部分缺陷成因进行分析，提出工艺改进，制件质量得以提高。本文主要研究内容如下：
　　（1）ADP制件中存在的缺陷：本单位近年研制出 C型梁、帽型梁、“Ω”型半豆荚杆等ADP制件，ADP设备也有了两代发展，但ADP制件中存在着制件树脂含量不均匀、表面褶皱和步进纹等缺陷。这些缺陷使制件性能和表面质量下降，拉低了ADP制件的性能优势。
　　（2）对近几年缺陷成因分析发现：制件树脂含量分布不均匀、步进纹和纤维畸变均与树脂流动、流失有关：在固化压力作用下树脂流动、流出预浸料，使树脂含量分布不均；流动树脂于模具入口区预浸料处堆积，堆积树脂后续热压固化，形成步进纹；流动树脂的冲击及黏附作用使纤维偏离原有位置，树脂固化纤维定形，形成制件纤维畸变。
　　（3）为解决以上缺陷同时保证制件性能，根据树脂流动原理提出ADP改进方案：本论文对工艺方案进行改进，增设预处理工艺和预固化工艺提高预浸料进入热压模具前的粘度，使树脂粘度增大，流动性变小，进而在加压过程中限制树脂的流动与流失，消除上述缺陷。
　　（4）采用USN12500单向预浸料，按照[[0/90]5s设计铺层，以制件弯曲强度、层间剪切强度和制件树脂含量为检测标准，采用正交试验法找出各工艺参数的最优组合：90℃、85min、0MPa，110℃、15min、0.2MPa，130℃、15min、0.8MPa。并用该参数组合进行试验验证，结果表明工艺改进后的制件力学性能与模压件性能相当，表面质量较以前大幅提高。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 复合材料及其型材的应用

1.2 先进拉挤成型制造工艺

1.3 国内外ADP研究现状

1.4 课题研究意义及内容

第二章 ADP制件存在的缺陷及工艺改进

2.1 ADP研究中制件存在的缺陷

2.2 树脂流动原理及影响因素

2.3 ADP工艺中制件缺陷

2.4 工艺改进

2.5 本章小结

第三章各工艺参数选取的研究

3.1 温度参数的选取

3.2 压力参数的选取

3.3时间参数的选取

3.4工艺改进后预浸料粘度与孔隙直径变化分析

3.5 本章小结

第四章最优参数组合及实验验证

4.1 正交试验设计

4.2 试验结果分析

4.3 结果验证

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 后期工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文