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目录1

第1章　复合材料液体模塑成型技术绪论1

1.1　工程背景1

1.2　复合材料的制备技术1

1.2.1　手糊或湿法铺覆工艺2

1.2.2　真空袋压、真空成型和热压罐成型2

1.2.3　模压成型3

1.2.4　热压、冷压模塑成型4

1.2.5　注射模塑成型5

1.2.6　缠绕成型5

1.2.7　拉挤成型6

1.2.8　复合材料液体模塑成型（LCM）6

1.3　成型技术8

1.4　历史回顾8

1.5　汽车制造业的选择原则9

1.6.1　小批量生产应用10

1.6　LCM在汽车工业中的应用10

1.6.2 中等批量生产应用12

1.6.3　大批量生产应用13

1.6.4　液体模塑成型工艺的应用发展13

1.6.5　成本15

1.7　汽车实例研究15

1.7.1　美国Ford Escort前端结构（1986）15

1.7.2　美国福特四轮驱动Aerostar横梁（1987）17

1.7.3　福特P100皮卡后挡板18

1.7.4　福特Escort/Sierra Cosworth挡泥板19

1.7.5　福特全顺车高顶（1994）20

1.7.6　福特＃3横梁（1994）21

1.8　液体模塑成型技术在航空工业的应用23

1.8.1　飞机雷达罩24

1.8.2　飞机螺旋桨叶片25

1.8.3　RTM机身构件27

1.8.4　其他航空应用27

1.9　运输工业应用28

1.9.1　铁路运输业应用29

参考文献30

第2章　成型基本原理32

2.1 引言32

2.2　空气的排除32

2.3　模具周边的连续排气33

2.4　不连续排气35

2.5　注射-压缩35

2.6　模具密封36

2.8　真空辅助成型37

2.7　蒸发排气37

2.9　振动辅助成型39

2.10　真空浸渍方法39

2.11　柔性模塑成型40

2.12　半刚性模塑成型41

2.13　树脂膜渗透（RFI）成型42

2.14　实用性43

2.15　孔隙形成机理44

2.17　纤维的浸润48

2.16　脱气48

2.18　夹层结构49

2.18.1　浸渍问题49

2.18.2　芯材的运动49

参考文献52

第3章　树脂体系55

3.1　简介55

3.2　不饱和聚酯树脂56

3.3　引发剂体系58

3.3.1 固化剂58

3.3.2　室温固化配方58

3.3.3　高温固化60

3.3.4　复合引发剂61

3.3.5　阻聚剂62

3.3.6　选择树脂体系配方的其他影响因素63

3.3.7　模具温度的影响64

3.3.8　引发的实用性65

3.3.9　后固化处理的影响66

3.4　填料和添加剂67

3.4.1 矿物填料67

3.4.2　低收缩添加剂69

3.5　环氧树脂70

3.6　双马来酰亚胺树脂74

3.7　乙烯基酯树脂75

3.8　聚氨酯和混杂复合材料75

3.8.1 聚氨酯75

3.8.2　聚氨酯混杂树脂78

3.9　芯材79

参考文献81

第4章　增强材料83

4.1 引言83

4.2　纤维83

4.2.1　玻璃纤维84

4.2.3　芳纶纤维86

4.2.2　碳纤维86

4.3　纤维表面处理87

4.3.1　玻璃纤维87

4.3.2　碳纤维89

4.4　增强材料制品90

4.4.1　短切纤维毡（CSM）90

4.4.2　连续纤维随机毡（CFRM）91

4.4.3　纤维织物92

4.4.5　流动增强型织物94

4.4.4　无波纹织物94

4.4.6　组合织物96

4.4.7　表面毡96

4.5　胶黏剂97

参考文献99

第5章　成型设备101

5.1　简介101

5.2　树脂注射设备101

5.2.1　RTM压力罐注射系统101

5.2.2　RTM往复式空气泵103

5.2.3　齿轮泵108

5.2.4　RTM树脂液压输送系统108

5.2.5　SRIM液压输送系统109

5.3　注射和混合设备110

5.3.1　喷嘴111

5.3.2　注射阀111

5.3.3　静态混合器111

5.3.4　冲击式混合头114

5.3.5　混合质量的评估115

5.4　模具操作和夹紧装置116

5.4.1 吊车及外围夹具117

5.4.2　模具操作装置117

5.4.3　空气袋压机118

5.4.4　翻转式压机119

5.4.5　往复压机119

5.4.6　多模套模具119

参考文献121

5.4.7　SRIM的模具操作121

第6章　预成型体的设计和制备122

6.1　引言122

6.2　设计考虑因素122

6.2.1　力学性能122

6.2.2　工艺要求125

6.3　制造技术126

6.3.1　短切纤维喷射成型127

6.3.3　对模成型129

6.3.2　泥浆法129

6.3.4　编织131

6.3.5　三维机织134

6.3.6　针织136

6.3.7　连续纤维铺放137

6.3.8　刺绣工艺139

6.4　铺敷和变形139

6.4.1　织物的变形机理140

6.4.2　运动学铺敷模拟141

6.4.3　铺敷模型应用实例147

6.4.4　铺敷模型的有效性149

6.4.5　变形对工艺和性能的影响154

6.4.6　其他变形模拟方法159

6.5　术语160

参考文献161

7.2　增强材料渗透率测量165

7.2.1 简介165

7.1　引言165

第7章　材料表征165

7.2.2　单向流动测试168

7.2.3　恒压式径向流动测量170

7.2.4　恒流速径向流动测量171

7.2.5　测试方法的比较175

7.2.6　小结179

7.3　增强材料的可成型性180

7.3.1　纯剪切测试180

7.3.2　单轴拉伸测试183

7.3.3　半球体成型185

7.3.4　压缩测试186

7.3.5　弯曲测试190

7.4　树脂的性能191

7.4.1　流变学192

7.4.2　热力学浸渍193

7.4.3　固化动力学和热容195

7.4.4　热传导测试198

参考文献200

附录——根据恒流速浸渍试验确定面内主渗透率203

第8章　成型过程模拟205

8.1　引言205

8.2　流动模拟基本原理206

8.3　一维流动207

8.3.1　单向流动207

8.3.2　径向流动208

8.3.3　一维等温流动模拟实例209

8.4.1　等温充模一般方程213

8.4　二维和三维流动213

8.4.2　渗透率张量的确定215

8.4.3　确定压力场的数值方法216

8.4.4　确定流动前锋扩展的方法217

8.4.5　等温流动模拟实例220

8.4.6　非等温流动模拟226

8.5　讨论233

8.6　术语234

参考文献235

第9章　非等温RTM工艺238

9.1　引言238

9.2　热循环238

9.2.1　基本形式和加工窗口238

9.2.2　厚度方向上的温度场242

9.3　压力循环244

9.4　等温浸渍过程中的压力244

9.5　非等温浸渍过程中的压力245

9.6　浸渍后的压力周期246

9.6.1 浸渍后压力的控制248

9.6.2　浸渍后的压力和构件厚度248

9.6.3　放热前压力249

9.6.4　树脂注射温度的影响250

9.7　缩短非等温RTM周期250

9.8　缩短浸渍时间251

9.8.1　树脂的预热方法251

9.9　凝胶和固化时间的缩短——分阶段引发RTM255

9.10　总结256

参考文献257

第10章　成型过程监测与控制259

10.1 简介259

10.2　热监控技术259

10.3　浸渍过程中的热监控262

10.4　凝胶和固化过程中的热监控263

10.5　压力监控技术264

10.6　浸渍过程的压力监控265

10.7　凝胶和固化过程的压力监控267

10.8　介电监控268

10.9　其他方法271

10.9.1　电化学监控271

10.9.2　热敏电阻272

10.9.3　损耗波传感273

10.9.4　声发射技术274

10.10　模内工艺控制（IPC）的数据采集274

10.11.1　充模和固化的监测276

10.11 模内工艺控制（IPC）方法276

10.11.2　工艺过程中的质量控制277

10.11.3　成型过程监控277

参考文献278

第11章　模具设计280

11.1　简介280

11.2　影响模具结构的因素280

11.3　模具的选择281

11.4.1　柔性模具282

11.4　模具材料282

11.4.2　聚合物基复合材料模具283

11.4.3　锌合金模具285

11.4.4　金属喷涂模具285

11.4.5　陶瓷模具286

11.4.6　整体石墨模具287

11.4.7　镍壳模具288

11.4.8　整体金属模具290

11.4.9　装配式金属模具292

11.5　模具设计过程292

11.5.1　热设计292

11.5.2　流道设计297

11.5.3　模具维护302

11.6　壳模306

11.6.1　壳模设计307

11.6.2　镍壳制造设计的考虑因素307

11.6.3　支撑框架308

参考文献309

12.1 简介310

12.2　脱模310

第12章　实施方案310

12.2.1 内脱模剂311

12.2.2　外脱模剂312

12.2.3　脱模性能评估313

12.3　健康和安全问题317

12.3.1　苯乙烯的挥发318

12.3.3　聚氨酯树脂319

12.3.2　环氧树脂319

12.3.4　增强材料320

12.3.5　修整320

12.4 回收利用和液体模塑成型320

12.4.1　机械回收利用321

12.4.2　化学回收利用321

12.4.3　热回收利用322

12.4.4 回收纤维增强材料在液体模塑中的应用323

参考文献324

第13章　LCM技术成本分析326

13.1　概述326

13.2　方法和模型的建立326

13.2.1 简介326

13.2.2　可变成本因素328

13.2.3　固定成本因素329

13.2.4 固定成本和可变成本小结333

13.2.5 工艺参数333

13.2.6　回收再利用334

13.2.7　技术成本分析小结337

13.3　实例研究338

13.3.1 简介338

13.3.2　钢材实例338

13.3.3　RTM横梁339

13.3.4　对比分析339

13.4　结论340

参考文献341