复合材料模压制品的压制工艺

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       复合材料模压制品的压制工艺(以环氧树脂基体复合材料为例)是指模压料装模后在固化剂存在或加热的条件下在模腔内固化成制品的过程。它是温度、压力、时间综合作用的结果,压制工艺条件的选择及可靠控制是决定制品质量的关键。
　　虽然原则上讲某一种牌号的树脂有一定的固化特性,但由于同牌号树脂的分子量、软化点,环氧值等都有一定的变化范围,因而固化特性也会有所差异。为保证复合材料制品的质量,最好对每一批次树脂的固化特性进行测定,以确定最佳的压制工艺。这一工作我们是通过DDA(动态介电分析)和DMA(动态力学性能分析)来完成的。
　　环氧树脂的固化过程从DDA曲线来看可分为软化流动、凝胶、固化、熟化(后固化)四个阶段。如将后两个阶段合并为固化阶段也可视为三个阶段。根据制品材料制作的试片所测的DDA曲线,再根据制件的厚度和模具结构情况,确定在一定的加热速度下每个阶段所需保温时间和加压时机。在对不同加热速率、不同保温时间和加压时机的试片进行DMA测试后,选择动态力学性能最好的试片的温度、压力与时间关系的固化特性确定压制工艺。图1、2、3分别为F46+BF3·MEA树脂体系试片的DDA、DMA测试曲线及该体系为基体的结构制品的固化曲线。由于该复合材料制品尺寸大、厚度厚、结构复杂,为保证接头部位的强度和刚度又采用了难度很大的整体成形工艺,因而固化压制工序成了特别关键的工序。考虑产品大而厚的因素及压机中心位置与边缘温度的差异,为保证整个产品均匀固化,我们在80℃的软化流动峰前增加了在 (45±5)℃时0.5小时的低温保温过程。另外,在固化后的自然降温阶段,考虑到钢模与碳复合材料热物理性能的差异,为避免钢模收缩造成复合材料制品的翘曲变形,在工艺文件中规定在产品温度降至70℃左右时松开模具四周的顶模螺钉,使产品自由降至室温再卸模。在上述压制工艺条件下压制的制品合格率达到90%以上。