随着科学技术的发展，非金属材料越来越多的取代传统的金属材料得到了较为广泛的应用。其中复合材料在工程机械中越来越得到广泛的重视和大范围推广，下面就复合材料（玻璃钢）性能、研制、开发和使用，特别是在工程机械上的应用情况进行一下交流。
复合材料就是用两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合手段组合而成的一种多相材料。从复合材料的组成与结构分析，其中有一相是连续的称为基体相，另一相是分散的、被基体包容的称为增强相。增强相与基体相之间有一个交界面称为复合材料界面，复合材料的各个相在界面上可以物理的分开。因此确切地说，复合材料是由基体相、增强相和界面相组成的。
玻璃钢是一种新型复合材料。玻璃钢既非玻璃，也不是钢，它的基体是一种高分子有机树脂，用玻璃纤维或其他织物增强。因为它具有玻璃般的透明性或半透明性，具有钢铁般的高强度而得名。它的科学名称是玻璃纤维增强塑料（即ＦＲＰ）。
一、ＦＲＰ的优点
玻璃钢有三大优点：
１．玻璃钢的密度小，强度大，比钢铁结实，比铝轻，比重只有普通钢材的１／４－１／１６，而机械强度却为钢的３－４倍；
２．玻璃钢具有瞬间耐高温特性；
３．具有良好的耐酸碱腐蚀特性及不具有磁性；
４．绝缘绝热、工艺性优良。
二、ＦＲＰ的主要原材料
１．玻璃纤维及其制品
２．树脂；
３．固化剂，促进剂；
４．其他材料，如填料、稀释剂、光稳定剂等。
三、ＦＲＰ的主要分类
根据基体材料的不同，可主要分为酚醛玻璃钢、环氧玻璃钢、呋喃玻璃钢、聚脂玻璃钢等。
四、ＦＲＰ的成型方法
目前，玻璃钢使用最多的成型方法有以下四种：
１．手糊法：是用人工使基体浸渍在增强材料上拉展重叠于模上，至所需厚度，在室温常压下使基体固化而成形。
２．缠绕法：将连续纤维束通过浸胶槽浸上树脂胶液后缠绕在芯模上，常温或加热固化、脱模即成制品。
３．喷射法：把粗纱一边连续不断的切断一边同基体一同喷在模具上，堆积到所需的厚度使之压紧整形，在室温常压下成型。
４．模压法：即将一副阴阳模安装在压力机上，浸胶玻璃纤维布叠后放在模腔中经过加热加压，使之固化成型。
５．ＲＴＭ法，ＲＴＭ作为树脂流动成型工艺是一种较先进的复合材料闭模生产工艺技术，其主要原理是在模具腔内预先制作胶衣层并铺放好增强材料，增强材料可以是直接铺层织物或预成型制品，由低压机自动合模，用专用注射设备向模腔内注入适合工艺要求的树脂，并固化成型。成型过程中所用的模具多为复合材料模具，ＲＴＭ法就是手糊工艺的机械化，是有发展前途的ＦＲＰ产品成型方法。
我国有９０％以上的ＦＲＰ产品是手糊法生产的，其特点用湿态树脂成型，设备简单，费用少。但是机械化程度低，生产周期长，质量不稳定。手糊工艺可进行高技术、高难度、有特殊性能要求的产品设计，同时具有操作简便、投资少、成本低、产品大小、形状复杂程度和产量不受限制的特点。
五、玻璃钢力学性能
１．强度是材料在外力作用下，抵抗破坏的能力，即材料受力破坏时，物体内的最大应力值。工程机械所用的玻璃钢拉伸强度在２６０－４００ＭＰａ左右。
２．刚度表示物体抵抗变形的能力，可用材料的拉伸弹性模量Ｅ来衡量，根据虎克定律σ＝Ｅε，Ｅ值越大，则材料的刚性越大，工程机械所用的玻璃钢刚度在１．７×１０到３．４×１０左右。
可以看出，玻璃钢的某些强度指标并不低于普通碳钢。如果用比强度（强度和比重之比）来衡量，玻璃钢大大超过普通碳钢。另外，玻璃纤维含碳量的高低，纤维直径的粗细，织物的结构形式以及纤维的表面处理，均会对玻璃钢赋予不同的物理机械性能和化学性能。
六、玻璃钢在工程机械上的应用
我公司最早在工程机械上使用玻璃钢是始于装载机、压路机发动机罩（图１所示）。
从方便机器的维修的角度考虑，决定将发动机罩采用可翻转式结构，鉴于玻璃钢轻质高强的优点，选用其作为可翻转式机罩的材料。该发动机罩内部采用钢板焊制的骨架支撑，同时为保证结构强度和刚度要求，在受力较大部位进行金属填埋（如图３所示）；发动机罩侧板上压制有凸起的加强筋，增加了机罩的刚度，减轻了薄板的振动（如图２所示）；在散热水箱前部两侧各开了一个铁丝网状侧门，使散热更加良好。该机罩整体可通过起升机构绕尾部铰接点旋转４５°以上，使发动机全部暴露，维修空间大大增加。机罩表面光滑平整，棱边、棱角均采用圆弧过渡，整体外观线条流畅，视觉效果甚佳，而且较金属机罩更加减振降噪。发动机罩另一优点在于，拆下翻转机构上的销轴，便可拆卸水箱。
经过几年的认识和实践，我们逐渐扩大了玻璃钢在工程机械上的使用范围，驾驶室的顶盖和围板、轮胎挡泥板、仪表盘壳体等已经使用或正在尝试使用。
七、玻璃钢不足及其改进与发展
玻璃钢虽有很多优点，但它也不是万能材料，玻璃钢的剪切强度只是其拉伸强度的５０％，玻璃钢的层剪切强度只有其拉伸强度的５％－１０％，这样在构件连接时，连接处就是一个薄弱环节，我们为了弥补玻璃钢在这些方面的不足，在制作成品时，采取了如下措施：
１．所有螺纹部分采用埋置金属螺母的结构形式，保证螺扣的耐磨性；
２．连接部位埋置金属筋板，增加其剪切强度和刚度。
一般树脂都是不耐燃的，因为树脂的主要成分是碳、氢、氧等，要使树脂耐燃，可以在树脂分子中引入具有自熄性的化合物作为填料。这类化合物有：
１．有机卤化物，如氯化石蜡；
２．无机阻燃剂类，如氢氧化铝、明矾等。
氢氧化铝的阻燃机理是：一是受热后分解失水时吸收了大量的热，起降温作用，使树脂放出的可燃性气体相应减少；二是放出的水蒸气稀释了可燃性气体，同时也作为临时覆盖物起隔氧作用。
和许多材料一样，ＦＲＰ的强度随温度的升高而下降（表１），当温度上升到某一值时，强度急剧下降。玻璃纤维的热稳定性要好，而通用型的环氧的热变温度仅为４０℃～８０℃，因此要提高ＦＲＰ的耐热性，关键是选择较好的树脂。
在玻璃钢诞生半个多世纪以来，现在的玻璃钢成型不限于手糊、模压、缠绕等，新的工艺方法如ＲＴＭ、ＲＲＩＭ、滚动模压ＳＭＣ成型、拉挤、热压罐等相继出现，大大改善了复合材料的结构、性能，提高了成型速度和制造质量。正是由于以上原因，各种新产品日新月异，加速了玻璃钢在各个领域中的实用化进程。
玻璃钢不仅在工程机械上应用广泛，在轻型飞机、汽车、船舶中的地位也举足轻重，如汽车蓄电池托架、保险杠、前后车灯、高顶顶盖、仪表盘。
具有优良的抗腐蚀特性的玻璃钢也应运而生，在化学工业中，反应罐、贮罐、搅拌器、管道等大显神威，节省了大量金属。
玻璃钢在建筑业也备受青睐。许多新建的体育馆、展览馆、商厦的巨大屋顶都是由玻璃钢制成的。
较发达国家比，我国玻璃钢的应用起步较晚，尚有许多问题还有待解决。目前应首先设法降低高性能纤维原料的价格，其次是研究开发出可使产品质量更稳定、生产效率更高、成型加工费用更低的新工艺技术。
八、结束语
综上所述，在许多领域都显示了它强大的生命力。有理由相信，随着我国材料工业发展，将会开发出各种性能更好的玻璃钢，随着制造业的发展需要，玻璃钢或其他复合材料将在未来的生活中会扮演越来越重要的角色。
参考书目：
１《机械设计手册》徐灏 机械工业出版社
２《有机无机玻璃钢技术问答》王禹阶 化学工业出版社
