适用于生产连续纤维增强树脂基复合材料制件,尤其适用于具旋转体外形的壳体状制件。
按树脂浸渍纤维时间的不同,缠绕工艺可分为:①干法缠绕,所用纤维在缠绕工序前,通过专门的预浸设备预先完成树脂浸渍,预浸后的纤维纱带存放备用。在缠绕过程中,纤维上预浸渍的树脂被缠绕机的加热装置软化至黏流态,然后被逐层缠绕至芯模上。由于采用专门的设备制造预浸纱带,树脂含量可比较精确地控制,从而得到高质量的制品。干法缠绕的生产效率和劳动卫生条件均好于湿法缠绕。但须置备专门的预浸设备,生产成本相对为高。②湿法缠绕,所用纤维束在缠绕过程中经由盛放树脂液的胶槽进行浸渍,然后直接缠至芯模。与干法缠绕相比,湿法缠绕的成本较低,纤维在缠绕过程中的磨损较少,但制品的树脂含量不易控制,树脂的浪费较大,劳动卫生条件较差,适用的树脂品种也相对较少。③半干法缠绕,所用纤维也是在缠绕过程中进行树脂浸渍,且纤维在缠至芯模的过程中会通过配套的烘干设备将树脂胶液中的溶剂去除。省去了干法缠绕中的预浸设备和工序,同时制品内孔隙率小于湿法缠绕。
纤维缠绕成型适用于玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等多种连续纤维。适用的树脂基体包括不饱和聚酯、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂等。
根据制件的脱模方式,纤维缠绕成型用芯模可分为:①可熔溶材料芯模,所用材料包括石蜡,水溶性聚乙烯醇型砂,低熔点金属等,制品固化后,可向制件开口部位输入热水或高压蒸汽,使芯模溶解或熔融后从制件中流出。②组装式芯模,可从固化后的制件中分块取出,常用材料有铝、钢、木材及石膏等。有些芯模为制件的组成部分(犹如内衬),制件固化后芯模无须从中取出。
纤维缠绕成型的工艺设备为缠绕机,其主要由驱动芯模的旋转部分和引导纤维的绕丝嘴两部分组成。通过芯模转速与绕丝嘴运动方式的配合,可在芯模上实现各种走向的纤维线径。缠绕机种类众多,可用以实现不同类型产品的高效率生产。
由于采用连续纤维,并能比较精确地控制纤维取向,纤维缠绕成型可制造出高性能的复合材料产品,但其对制件形状有比较苛刻的要求,对于表面有凹陷的制件,缠绕过程中纤维无法紧贴芯模,因此难以采用此法成型。典型的缠绕成型制品包括各种压力容器、管材,以及圆柱形壳体结构件。