《复合材料工艺与设备》课程教学课件（讲稿）第六章 缠绕成型工艺

第六章缠绕成型工艺武汉理工大学精品课程

第六章 缠绕成型工艺

第一节概述纤维缠绕成型是在控制纤维张力和预定线型的条件下，将连续的纤维粗纱或布带浸渍树脂胶液连续地缠绕在相应与制品内腔尺寸的心模或内衬上，然后在室温或加热条件下使之固化制成一定形状制品的方法。2.缠绕工艺流程图如下图所示。武汉理工大學精品课程

第一节 概述 1. 纤维缠绕成型是在控制纤维张力和预定线型 的条件下，将连续的纤维粗纱或布带浸渍树脂胶液、 连续地缠绕在相应与制品内腔尺寸的心模或内衬上， 然后在室温或加热条件下使之固化制成一定形状制品 的方法。 2. 缠绕工艺流程图如下图所示

第一节概述胶液配制集束纱团浸胶络纱、预浸纱烘干（半干法）干法)（湿法）加热粘流张力控制张力控制张力控制芯模制造纵、环向缠绕固化脱模修整成品后固化武汉理工大精品课程

第一节 概述 胶液配制 纱团 集束 浸胶 烘干 张力控制 张力控制 芯模制造 络纱、预浸纱 张力控制 加热粘流 纵、环向缠绕 固化 脱模 修整 后固化 成品 （ 湿 法） （ 半 干 法） （ 干 法）

纤维缠绕工艺分类1.1乡1.干法缠绕成型预浸纱带（预浸布带），在缠绕机上经加热软化至粘流后缠绕在芯模上。特点：（1)可严格控制含胶量和尺寸2）大大提高缠绕速度，100～200m/min(3）缠绕设备清洁，劳卫条件好（4）产品质量高缺点：（1)另配胶纱预浸设备，投资大(2)制品层间剪切强度较低武汉理工大精品课程

1.1 纤维缠绕工艺分类 1.干法缠绕成型 预浸纱带（预浸布带），在缠绕机上经加热软化至粘 流后缠绕在芯模上。 特点：⑴可严格控制含胶量和尺寸 ⑵大大提高缠绕速度，100～200m/min ⑶缠绕设备清洁，劳卫条件好 ⑷产品质量高 缺点：⑴另配胶纱预浸设备，投资大 ⑵制品层间剪切强度较低

1. 1纤维缠绕工艺分类2.湿法缠绕成型将无捻粗纱（或布带），浸渍树脂胶液后直接缠绕在芯模上。特点：（1)成本低（比干法低40%）（2)产品气密性好，缠绕张力使多余的树脂胶将气泡挤出，并填满空隙。(3）纤维上的树脂胶液可减少纤维磨损(4)生产效率高缺点：（1)树脂浪费大，操作环境差（2）含胶量及产品质量不易控制（3）供湿法缠绕的树脂品种少武汉理工大學精品课程

1.1 纤维缠绕工艺分类 2.湿法缠绕成型 将无捻粗纱（或布带），浸渍树脂胶液后直接缠 绕在芯模上。 特点：⑴成本低（比干法低40%） ⑵产品气密性好，缠绕张力使多余的树 脂胶将气泡挤出，并填满空隙。 ⑶纤维上的树脂胶液可减少纤维磨损 ⑷生产效率高 缺点：⑴树脂浪费大，操作环境差 ⑵含胶量及产品质量不易控制 ⑶供湿法缠绕的树脂品种少

1.1纤维缠绕工艺分类3.半干法缠绕成型将无捻粗纱（或布带）浸渍树脂后，预烘后即缠绕在芯模上。与干法相比，少了预浸胶工序，简短了烘干时间，使缠绕可在室温下进行。与湿法相比，增加了烘于工序，除去了溶剂，提高了产品质量。武汉理工大學精品课程

1.1 纤维缠绕工艺分类 3.半干法缠绕成型 将无捻粗纱（或布带）浸渍树脂后，预烘后即缠绕在 芯模上。 与干法相比，少了预浸胶工序，简短了烘干时间，使 缠绕可在室温下进行。 与湿法相比，增加了烘干工序，除去了溶剂，提高了 产品质量

1.2纤维缠绕增强塑料制品的特点纤维缠绕增强塑料制品除具有一般纤维增强制品的优点外，还具有更为突出的特点：(1)强度高FWRP的比强度是钛合金的3倍，钢的4倍。玻璃维缠绕压力容器比一般同体积的钢制容器，质量轻40%~60%。为什么纤维缠绕制品的强度比其它成型工艺制品的强度都高？（a）缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在的几率，同时合股纤维束阻遇裂纹的扩展，特别是无拎粗纱由于没经过纺织工序，而使强度损失大大减小（约1/4强度被磨损掉）。武汉理工大精品课程

1.2 纤维缠绕增强塑料制品的特点 纤维缠绕增强塑料制品除具有一般纤维增强制 品的优点外，还具有更为突出的特点： ⑴强度高 FWRP的比强度是钛合金的3倍，钢的4倍。玻璃纤 维缠绕压力容器比一般同体积的钢制容器，质量轻40 %～60%。 为什么纤维缠绕制品的强度比其它成型工艺制品 的强度都高？ （a）缠绕纤维直径很细，降低了微裂纹存在的 几率，同时合股纤维束阻遏裂纹的扩展，特别是无捻 粗纱由于没经过纺织工序，而使强度损失大大减小 （约1/4强度被磨损掉）

1.2纤维缠绕增强塑料制品的特点（b）缠绕成型避免了布纹经纬交织点与短切纤维末端的应力集中。（c）缠绕成型可以控制纤维的方向和数量，使产品实现等强度结构。（d）缠绕成型可使增强材料纤维的含量高达80%(2）可靠性高材料固有的韧性和缺口敏感性限制了材料的可靠性，金属的的韧性随强度提高而降低。缠绕成型很好地解决了韧性与强度的矛盾。武汉理工大精品课程

1.2 纤维缠绕增强塑料制品的特点 （b）缠绕成型避免了布纹经纬交织点与短切纤维 末端的应力集中。 （c）缠绕成型可以控制纤维的方向和数量，使产 品实现等强度结构。 （d）缠绕成型可使增强材料纤维的含量高达80%。 (2)可靠性高 材料固有的韧性和缺口敏感性限制了材料的可靠 性，金属的的韧性随强度提高而降低。缠绕成型很好 地解决了韧性与强度的矛盾

1.2纤维缠绕增强塑料制品的特点（3）生产效率高缠绕制品质量高而稳定，可以采用机械化或自动化生产，需要的操作工人少，缠绕速度快，生产效率高，适于大批量的生产（4）材料成本低所用增强材料，大多是无捻粗纱等连续纤维，减少了纺织和其它加工费用，材料成本低缺点：（1）缠绕成型适应性小，不能缠绕任意结构形式的制品。（2）缠绕设备投资大，只有大批量的生产才能降低成本。武汉理工大學精品课程

1.2 纤维缠绕增强塑料制品的特点 （3）生产效率高 缠绕制品质量高而稳定，可以采用机械化或自动 化生产，需要的操作工人少，缠绕速度快，生产效率 高，适于大批量的生产。 （4）材料成本低 所用增强材料，大多是无捻粗纱等连续纤维，减 少了纺织和其它加工费用，材料成本低。 缺点：⑴缠绕成型适应性小，不能缠绕任意结构形式 的制品。 ⑵缠绕设备投资大，只有大批量的生产才能降 低成本

1.3纤维缠绕制品的应用缠绕工艺的开发应用明显可分为两部分：军工和民用。（1）军工和空间技术应用：应用干空间技术的缠绕结构要求性能精密、可靠重量轻并且经济。缠绕制品在航空、航天及军工方面主要用来做：固体火箭发动机壳体、固体火箭发动机烧蚀衬套、火箭发射筒、鱼雷仪器舱：飞机机头雷达罩、氧气瓶、直升机的旋翼、高速分离器转筒；天线杆、导波管：导弹连接裙、航天飞机的机械臂等。最具代表性的是：火箭发动机壳体。武汉理工大精品课程

1.3 纤维缠绕制品的应用 缠绕工艺的开发应用明显可分为两部分：军工和民 用。 （1）军工和空间技术应用： 应用于空间技术的缠绕结构要求性能精密、可靠、 重量轻并且经济。缠绕制品在航空、航天及军工方面 主要用来做：固体火箭发动机壳体、固体火箭发动机 烧蚀衬套、火箭发射筒、鱼雷仪器舱；飞机机头雷达 罩、氧气瓶、直升机的旋翼、高速分离器转筒；天线 杆、导波管；导弹连接裙、航天飞机的机械臂等。最 具代表性的是：火箭发动机壳体