復(fù)合材料濕法模壓工藝設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料的使用能夠有效達(dá)到汽車輕量化的目的，受到了汽車工業(yè)越來越多的關(guān)注，然而復(fù)合材料較高的成本以及較長的生產(chǎn)周期限制了其民用化的運(yùn)用，面向航空領(lǐng)域的復(fù)合材料成型工藝顯然不能滿足汽車工業(yè)的生產(chǎn)需求。濕法模壓工藝（wet compression molding，簡稱WCM）具有成型效率高、可自動化程度高以及設(shè)備投入低等優(yōu)勢，因此成為車用復(fù)合材料成型的一個(gè)熱點(diǎn)方向，但是濕法模壓工藝的成型質(zhì)量相較于傳統(tǒng)工藝較差，其缺陷程度相對較高。

2、r>　　本文針對復(fù)合材料濕法模壓成型缺陷程度相對較高的問題，深入探討模壓壓力、樹脂粘度、樹脂浸潤時(shí)間等工藝參數(shù)對濕法模壓成型質(zhì)量的影響，主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）制定了濕法模壓工藝方案，并選用了適用于濕法模壓成型基礎(chǔ)材料，進(jìn)行了樣板的制備。將濕法模壓工藝成型的樣板與VARI工藝的樣板進(jìn)行對比，使用相同的碳纖維單向布為增強(qiáng)材料，濕法模壓工藝樣板具有更高的纖維體積含量，各力學(xué)性能（0°拉伸強(qiáng)度、90°拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、短梁剪切強(qiáng)

3、度）為VARI試樣的75%左右。
　　（2）不同工藝參數(shù)樣板的質(zhì)量也有較大差異，實(shí)驗(yàn)顯示了在較低的壓力下（小于0.5MPa）樹脂才能更好地完成對纖維內(nèi)部的浸潤，然而較低的壓力不利于內(nèi)部氣泡的排除導(dǎo)致最終形成尺寸較大的孔隙。較大的壓力下有利于擠出氣泡，減少孔隙的產(chǎn)生，但卻存在樹脂無法浸透鋪層的情況。因此采用分段加壓的工藝過程，選擇在較低壓力下預(yù)浸潤，然后再升壓固化的這一方式，并且添加加壓固化前的浸潤時(shí)間使其具有預(yù)浸潤的過程是能夠較少

4、缺陷產(chǎn)生的。
　?。?）針對濕法模壓工藝，考察固化壓力對試樣厚度、纖維體積分?jǐn)?shù)和力學(xué)性能等方面的影響。結(jié)果表明，其他條件相同的情況下，壓力越大，試樣的厚度越小，纖維體積分?jǐn)?shù)和模量越大，當(dāng)固化壓力達(dá)到1MPa后，變化趨勢趨于平緩。隨著固化壓力的增大，試樣的短梁剪切強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，均在1MPa時(shí)達(dá)到最大值，但在浸潤時(shí)間足夠大的情況下（10min），壓縮強(qiáng)度隨固化壓力的變化不再明顯。拉伸強(qiáng)度的測試結(jié)果未見明顯的規(guī)律

5、性。隨著固化壓力的增大，試樣內(nèi)部的孔隙量先減小后增多，且在1MPa時(shí)最少，更大的固化壓力減慢了氣泡排除的速度，也導(dǎo)致了制件空隙量的增加。
　　（4）針對濕法模壓工藝，考察了浸潤時(shí)間對試樣厚度、纖維體積分?jǐn)?shù)和力學(xué)性能等方面的影響。結(jié)果表明，在其他條件相同的情況下，浸潤時(shí)間越長，試樣的厚度和孔隙含量越小，纖維體積分?jǐn)?shù)和模量越大，當(dāng)浸潤時(shí)間達(dá)4min后，變化趨勢趨于平緩。隨著浸潤時(shí)間的增加，短梁剪切強(qiáng)度先增大后減小，并在2min時(shí)達(dá)到最