影响复合材料固化变形因素有哪些


 

复合材料固化过程本质上是一个在低热导率、各向异性材料间进行的具有非线 性内热源的化学反应过程。固化过程介绍如下：预浸料中的树脂基体在室温条件下 通常是黏性的，由线型聚合物链接而成。第一阶段：随着固化温度的升高，树脂开 始发生交联反应，同时基体的固化度和玻璃化温度也逐渐升高。第二阶段：达到凝 胶温度以后，树脂基体从最初的液态变成一种橡胶态的固体材料。第三阶段：当温 度升到树脂基体的玻璃化温度时，基体材料从橡胶态转变为玻璃态，这个转变过程 也意味着材料特性的急剧转变，使得复合材料制件达到设计要求的性能。

热固性树脂基复合材料在热压罐成型过程中，经历高温固化成型及冷却过程, 由于材料的热胀冷缩、基体树脂的化学反应收缩以及复合材料的成型模具与复合 材料在热膨胀系数上的显著差异等，使其在室温下的自由形状与预期的理想形状 之间会产生一定程度的不一致，通常将这种不一致状态称为构件的固化变形。固 化变形大致分为两类：回弹和翘曲。回弹是指结构在拐角处变形所导致的夹角变 化，主要是由复合材料本身的各向异性引起的；翘曲是指结构在平直部分的弯曲 或扭转变形，主要是由于结构内应力分布不均匀引起的。

影响固化变形的因素众多，大致可分为内因和外因两类。内因包括材料特性、 纤维体积分数、铺层取向及结构形式、厚度等；外因包括模具对复合材料制件的 影响、热压罐热源位置、工装摆放等。这些影响变形的因素在构件内因应力梯度 和温度梯度耦合作用导致固化时的内应力积聚，一部分应力在工件中以残余应力 的形式长久存在；另一部分应力在产品脱模时释放，这两部分应力存在的形式共 同导致工件变形。