HB Z 326-1998 复合材料模压成型工艺.pdf

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1、中华人民共和国航空工业标准HB/Z 326 1998 复合材料模压成型工艺1999-01-06发布1999-03-01实施中国航空工业总公司批准前言本标准是根据中国航空工业总公司各厂所多年生产实践积累和研究成果并参照国内外有关资料编写的。本标准从1999年3月1日实施，自实施之日起，航空工业总公司各厂所复合材料模压成型按本标准执行。本标准的附录A是标准的附录。本标准的附录B是提示的附录。本标准由中国航空工业总公司航空材料热工艺标准化技术归口单位提出并归口。本标准由中国航空工业总公司哈尔滨飞机制造公司负责起草，航空材料研究院、保定螺旋桨制造厂参加起草。本标准主要起草人:杨楠楠、王义、高大伟、郝春

2、鹏、姜从典。本标准于1999年1月6日首次发布。中华人民共和国航空工业标准复合材料模压成型工艺HB/Z 326-1998 1 范围本标准规定了复合材料模压成型工艺的设备与模具、辅助材料、环境、工艺过程、缺陷分析及解决措施等内容。本标准适用于纤维增强热固性树脂基复合材料层叠制件的模压成型。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。HB 5342-95 复合材料航空制件工艺质量控制3分类本标准涉及的复合材料模压成型工艺，按所采用加压方式的不同分为下述二类:一一采用

3、热压机的模压成型;一一采用螺栓、弹簧加压的模压成型。4设备与模具4.1 设备4. 1. 1 热压机根据制件大小及工艺要求选用不同型号的热压机，所选热压机应能保证制件成型所要求的温度、升降温速率和压力，并应符合HB5342中热压机质量控制规定。4.1.2 烘箱不采用热压机的模压成型，根据制件大小及工艺要求选用不同规格的烘箱，所选烘箱应能保证制件成型所要求的温度、升降温速率，并符合田5342的规定。4.1.3辅助设备模压设备除热压机、供箱以外，还应根据不同制件成型工艺要求备有铺层预热平台、装卸大型模具用的升降台、空压设备、真空设备、工作台等。4.2模具4.2.1 工艺要求中国航空工业总公司1999

4、-01】06发布1999-03-01实施1 HB/Z 326-1998 4.2. 1. 1 外廓尺寸及结构应与模压设备相匹配。4.2.1.2 足够的刚性，保证模具型面基准不变。4.2.1.3 型丽光滑，工作表面粗糙度不大于Ra1. 61=0 4.2. 1. 4 各部位的厚度要尽可能一致，保证制件固化时的热均匀性要求。4.2.1.5 结构应易使制件脱模，有较低的使用寿命。4.2. 1. 6 应选用重量轻、热传导性好、与制件热膨胀系数相近的材料制造模具。4.2.2设计原则4.2.2.1 必须使成型制件的各部位均匀受压。4.2.2.2 分模面处的定位推荐锥形销方式，也可采用保证精确定位的其他方式。4

5、.2.2.3 避免分模面设在制件受力、密封和装配精度要求较高的部位。4.2.2.4 小型模具可在分模面处设置启模口，大型模具应设置启模顶丝，盒形件等难脱模制件的模具应设置顶件装置。启模顶丝和顶件装置应尽可能设计在制件厚度最大的部位和制件对称的位置上，对于形状复杂的制件启模点应尽可能靠近复杂曲面、尖角等部位。分模面处应设置流胶槽。4.2.2.5 设计时应考虑拔模斜度，使fii件易于脱模，拔模角一般为1-3。4.2.2.6 采用螺栓或弹簧加压的模具，所选螺栓、弹簧应能保证成型制件所需的压力。4.2.2.7 模具结构形式在满足模压工艺要求时，要遵循结构简单、便于操作、易于加工，尽量选择标准件、降低成

6、本、延长使用寿命的原则。4.2.2.8 根据模压制件精度及结构要求，选择适宜的模具材料.并考虑制件的收缩率。5辅助材料5.1 脱模剂脱模开1用于制件脱模和防止模具工作面粘附树脂及其它辅助材料，一般为膏状体或液体。5.2 脱模布与脱模剂作用基本相同，一般由平纹玻璃布浸溃聚四氟乙烯、在其一面涂压敏胶与隔离材料复合而成。5.3 压实袋一般为专用橡胶或塑料薄膜，可反复使用。用于坯料铺贴过程中及合模前的排气、预压实。5.4 密封胶条与压实袋配套使用，一般为硅橡胶密封条或常温腻子条等。6工作环境复合材料模压成型工序对生产环境的要求应符合HB5342的规定。7 工艺过程7.1 工艺流程2 HB/Z 326-

7、1998 模压成型的工艺流程见图1。模压前的准备|叫|一丰国主主因1工艺流程7.2 模压前的准备7.2.1 设备与模具的准备模压设备、模具及辅助设备应处于完好状态。7.2.2工艺参数的确定复合材料制件模压工艺参数主要根据所用材料的固化参数确定，对于结构复杂或层叠较多的制件，建议结合制件结构、模具结构等迈过试验确定。附录B(提示的附录)为推荐使用的国内常用预浸料模压工艺参数。7.2.2.1 升温速率升温速率与树脂体系和制件结构密切相关，一般控制在1-3C/min。7.2.2.2 加压时机加压时机为对制件施压的最佳条件，可分为下述两种情况g-升温阶段加压，应确定最佳的施压温度范围;一一恒温阶段加压

8、，应确定恒温温度和最佳的施压时间范围。7.2.2.3 固化温度根据制件所用树脂体系确定。温度的波动范围应控制在土5C内。7.2.2.4 成型压力根据材料和制件结构确定，一般应在O.1-2.5MPa。采用热压机成型，其压机表压按式(1)计算:p,. F, P = K. -F了) A ( 式中:P一一压机表压力，MPa;P1一-制牛单位面积所需的成型压力，MPa;F1一一制件水平投影面积，cm2jF2一-压机主缸活塞截面面积，m2;3 HB/Z 326-1998 K一一压力系数，根据设备情况确定。螺栓、弹簧方式加压工艺，压力应保证模具闭合。7.2.2.5 固化时间根据制件所用树脂体系、制件结构特点

9、确定。7.2.2.6 冷却速率冷却速率一般应控制在3C/min以下。7.2.2.7 启模温度启模温度一般应不超过60C。7.2.3模具的脱模处理7.2.3.1 用棉纱或脱脂棉蘸溶剂将模具型面擦拭干净。7.2.3.2 分模丽和模腔按下列要求涂脱模剂z一一对脂类脱模剂应在每次成型前均匀涂覆1-3次，并反复用力擦拭，使之有光泽z一一对于溶剂型脱模开11应按说明书进行，使模具型面形成均匀脱模层，达到规定成型次数后再重新处理。重新处理时，应将原脱膜层彻底消除;一-模具长期不用或模具返修，使用前也需重新对模具进行脱模处理:一一对于形状简单的制件也可用脱模布替代脱模剂。脱模布的铺敷按HB534207.3 坯

10、料铺贴7.3.1 坯料的剪裁和棚占应按田5342进行。7.3.2 织物铺层的拼接缝应逐层错开。7.3.3 采用预浸料成型的制件，可直接在模具上铺贴坯料，也可在平台或专用铺贴模上进行。对粘性较低的预浸料，允许将模具或平台加热至30-50C，用电吹风协助进行。7.3.4 子糊法铺贴坯料时，每铺一层或数层应在适当温度下干燥，或在室温下晾置，以排除溶剂。7.3.5 湿法缠绕制备坯料或制件的某些铺层时，应按7.3.4进行。7.3.6 铺贴厚度较大的坯料时，根据制件结构及质量要求，应进行数次拍真空预压实。7.3.7 嵌件安放前应进行相应的表面处理。7.4 模压7.4.1合模7.4. 1. 1 完成坯料铺贴

11、后尽快合模，合棋时应避免夹杂、布层滑移、上下模对合间隙不均及间隙过大等。7.4. 1. 2 采用热压机固化成型，应使模具童心与压机平台的童心尽可能保持在同一轴线上。合模过程中必要时要逐步升温，分时分段进行合模，以排除坯料内的气体，保证制件质量。7.4.1.3 采用螺栓、弹簧加压成型，合模前应将上下模预热到40-50C，合模时均匀拧紧螺栓，尽量保证合模过程中上下模间隙均匀一致，常温下模具合不到位时，可在升温困化过程中(一般在加压点温度)再次拧紧螺栓，直至合模到位。对于重要件、关键件建议采用力矩搬手。7.4.2 热电偶安放7.4.2.1 根据制件和模具结构，确定热电偶的安放位置和数量，每个模具二至

12、少安放一个热4 HB/Z 326-1998 电偶，放置位置应能尽量反映制件的真实温度。7.4.2.2 记录制件困化时所用热电偶的标识号。7.4.3 固化7.4.3.1 按工艺规范确定的工艺参数进行固化。7.4.3.2 热压机困化制件时，避免以冲击方式施加压力。7.5 脱模清理7.5.1 用模具自身启模装置或启模工具(如软金属或塑料)将模具打开，取出和j件，注意不要损坏制件及模具。7.5.2 制件取出后，除去模具表面上的残留物，再用溶剂或压缩空气将模具表团清理干净。7.6 后处理若制件需作后处理，后处理条件应根据制件的材料、几何形状确定。后处理可在热压机上或在烘箱等加热设备内进行。7.7制件缺陷

13、分析及解决措施常见缺陷分析及解决措施见附录A(标准的附录)08质量控制质量控制应符合田5342的规定，对具体制件应制定质量控制细则。9 技术安全对操作者应经常进行安全教育和岗位考核。工艺过程中的废弃物应集中处理，严禁随意丢弃，操作者应穿工作服。5 HB/Z 326-1998 附录A(标准的附录)常见缺陷分析及解决措施常见缺陷分析及解决措施见表Al。表A1缺陷产生的原因解决措施(1)困化不完全或模具温度不均匀(1)严格控制模具温度，延长固化时间(2)制件结构不合理或纤维铺层方向(2)改进制件结构翘曲不均衡(3)脱模温度过高或升降温过速(3)改进操作(4)模具结构不合理(4)改进模具结构(1)材料

14、中挥发物含量大(1)更换材料(2)压力不够(2)增大压力分层(3)时间短，因化不足(3)增加模压时间(4)坯料内含空气太多(4)增加预压实和加压前的放气(5)加热不均匀(5)改进加热程序(1)制件结构不合理，纤维取向不当(1)改进制件结构(2)模具结构不合理(2)改进模具结构裂纹(3)材料挥发物含量大(3)更换材料(4)固化温度不当，冷却速度太快(4)调整温度和冷却速度(5)脱摸不当(5)改进操作(1)材料用量不准确(l)调整材料用量超差(2)模具精度低，模具变形或磨损(2)返修或更换模具(3)模具设计不合理(3)更换模具材料或改进模具结构(4)加热板不平或不平行(4)校正加热板(1)压力不足

15、(1)提高压力疏松(2)材料量不足(2)调整材料用量或调整设计铺层(3)困化温度过高(3)降低固化温度(4)加压过迟(4)改进操作6 HB/Z 326-1998 表A1(完)缺陷产生的原因解决措施(1)压力过大(1)降低压力贫胶(2)加压时机不当(2)正确选择加压时机(3)材料含胶量低(3)控制材料含胶量(1)铺叠不当(1)严格铺层操作程序皱裙(2)压力不均(2)均衡加压(3)模具组合不当(3)确定模具组合程序7 HB/Z 326-1998 附录B(提示的附录)国内常用预浸料模压工艺参数国内常用预浸料模压工艺参数见表B10表团阳料类jjl困化参数牌号技术标准回化温启加压温度成型压力困化时阳1升

16、温速率或名称 MPa h C /min 3242/759 3242/823 Q/6S1018 -92 125 :t 5 105-110 3242/664 0.4-0.5 2 1. 5-3 料5231/759 Q/6S1020 - 92 160 :t 5 130土55231/823 增芳强料纶预洁3242/914 3242/980 Q/6S1017 -92 125 :t 5 105-110 0.4-0.5 3 1. 5-3 3242/796 3235/G827PV Q/6S1016 -92 3235/G803 125士5105-110 0.4-0.5 2 1. 5-3 碳纤维ffj3242/G803 Q/6S1019 - 92 虽预浸和T300/QY8911 Q/9S23-93 185l 135 :t 5 0.4 2 1-2 3261/T300 Q/6S1101-94 125:t 5 90-105 0.4-0.5 1. 5 1-2 8 中华人民共和国航空工业标准复合材料模压成型工艺HB/Z 326 - 1998 中国航空工业总公司第三。一研究所出版(北京东外京顺路7号三0一研究所印刷车间印刷北京市1665号信箱发行版权专有不得翻印 开本787x 1092 1/16 印张3/4字数18千字1999年7月第一版1四9年7月第一次印刷印数1-300书号z标301.A0451定价5.00元