一、概述
由于纖維增強復合材料中纖維是主要的承載體，基體樹脂僅為應力的傳遞者，纖維在復合材料中的取向、排布的規(guī)律性、纖維含量對復合材料的強度和剛度的充分發(fā)揮起著至關重要的作用。一般而言，纖維含量越高，其增強效果越大；纖維排列次序性越強，增強效果越明顯。
由于纖維增強復合材料的強度和剛度與纖維取向密切相關，在實際應用中，只有纖維隨產(chǎn)品受力的主應力方向取向時，材料的強度和剛度才能充分發(fā)揮。為了達到這一目的，充分了解產(chǎn)品的應力分布，特別是主應力的方向和大小，以及如何根據(jù)主應力的方向和大小來合理的安排纖維的取向和數(shù)量是不可缺少的兩個因素。
二、工藝簡介
定向鋪設模壓工藝一般分為三個階段：
1.制品的應力分析
該階段是首先充分了解制品的結構、實際使用狀態(tài)并進行受力分析，分析制品各個部位的受力狀態(tài)、主應力方向、數(shù)量和大小，從而確定制品各個部位需要配置的增強材料的鋪設方向及理論密度。
2.定向鋪設工藝過程
本階段是如何在工藝上達到制品的各個部位配置的增強材料的鋪設方向和理論密度與應力分析所要求的一致。為此，通常采用的辦法是：首先根據(jù)制品的受力狀態(tài)，設計多種預浸漬定向鋪設制品，然后按照一定的程序要求鋪放，最后經(jīng)過適當?shù)恼{(diào)整，即成壓制的毛坯。預浸漬制品的優(yōu)點：
（1）纖維均勻直線排列，能充分發(fā)揮纖維的強度和剛度；
（2）纖維含量、樹脂含量準確的定量及纖維準確的定向排布可以預測產(chǎn)品的各向性能及在應力條件下的可信度，提高產(chǎn)品的性能；
（3）在工藝上可以使預浸漬材料的制備與鋪設成型分為兩套系統(tǒng)，便于過程控制。
3.制品的壓制成型
本階段是將定向鋪設制品毛坯放入金屬模具中，按照一定的要求在高溫、高壓下成型制品。定向鋪設模壓成型與一般短纖維模壓成型具有基本相同的工藝。其主要區(qū)別在于：
（1）定向鋪設模壓制品的壓縮比小，因此模具不需要做很大的裝料腔；
（2）壓制時所加的成型壓力僅用于壓緊制品和驅(qū)除揮發(fā)物及其僅使物料產(chǎn)生局部位移，實現(xiàn)小范圍的尺寸調(diào)節(jié)，而無需克服物料的內(nèi)摩擦，因此成型壓力可以降低；
（3）由于成型壓力低，模具材料的要求可以稍低，模具結構可相應簡單一些。
三、制品的力學性能
在定向鋪設模壓成型工藝中，若按照纖維的取向可以分為短纖維模壓成型、定向鋪設模壓成型和單向纖維模壓成型。表43.37對此三種工藝制備的復合材料的力學性能進行了分析。
備注：
（1）選用材料：
纖維：高強紗15mm～20mm
樹脂：酚醛改性環(huán)氧樹脂（環(huán)氧/酚醛＝6/4）
定向鋪設中：縱向纖維密度為32根/片.mm寬，橫向纖維密度為4.8根/片.mm寬。鋪設層數(shù)＝縱向：橫向＝6：3
單向鋪設纖維密度為為32根/片.mm寬
（2）模壓工藝：
裝模溫度：80～90℃；加壓時機：105℃；成型壓力：50MPa；升溫速度：30℃/h；成型溫度170℃～180℃；保溫時間：4～6min/mm；脫模溫度：小于60℃
四、定向鋪設模壓成型工藝典型應用-送風器轉(zhuǎn)子成型技術
定向鋪設模壓工藝的典型應用是送風器轉(zhuǎn)子。送風器轉(zhuǎn)子產(chǎn)品照片如圖所示：
1．送風器轉(zhuǎn)子使用的原材料
樹脂：634＃環(huán)氧：616＃酚醛＝6：4（重量比）
玻璃纖維：40支/20股4114 無堿無捻粗紗
配比：樹脂：纖維＝40：60
按照此種比例制備設計要求的預浸漬條、帶及環(huán)向板。預浸漬條、帶的浸漬制度及質(zhì)量指標見表。環(huán)向板是轉(zhuǎn)子鋪設環(huán)向纖維時使用的一種預浸漬制品。它是用預浸漬條在環(huán)向片纏繞裝置上，采用干法纏繞工藝制備而成。制備的預浸漬條、帶和環(huán)向片如圖：
1．送風器轉(zhuǎn)子使用的原材料
樹脂：634＃環(huán)氧：616＃酚醛＝6：4（重量比）
玻璃纖維：40支/20股4114 無堿無捻粗紗
配比：樹脂：纖維＝40：60
按照此種比例制備設計要求的預浸漬條、帶及環(huán)向板。預浸漬條、帶的浸漬制度及質(zhì)量指標見表。環(huán)向板是轉(zhuǎn)子鋪設環(huán)向纖維時使用的一種預浸漬制品。它是用預浸漬條在環(huán)向片纏繞裝置上，采用干法纏繞工藝制備而成。制備的預浸漬條、帶和環(huán)向片如圖：
3．轉(zhuǎn)子壓制工藝
轉(zhuǎn)子壓制的主要工藝參數(shù)：
裝模溫度：80～90℃
加壓時機：105℃（約50min）
成型壓力：12MPa
升溫速度：30℃/h
成型溫度：170～180℃
保溫時間：4～6min/mm
脫模溫度：<60℃
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