碳纖維復合材料成型工藝

n手糊成型

手糊成型是構建單一復合材料和少量產品最具成本效益的方法之一.通過手工在模具中鋪設纖維,再使用壓輥等工具手工浸漬樹脂.但這種勞動密集型生產方法在產品穩(wěn)定性和纖維體積含量方面存在-,且不適合批量生產.

真空灌注

將纖維層鋪設在模具中,并在纖維層上設置真空密封裝置,將裝置內抽成真空,樹脂則通過產生的壓力差注入到模具中.這種方面可實現(xiàn)纖維體積含量大于50%時,仍能獲得較好的力學性能.該方法適合批量生產,但勞動密集度仍較高,且產品穩(wěn)定性稍差.

模壓成型

將纖維與樹脂基體在模具中加壓成型的方法,自動化程度高.一般采用織造或非織造布,通過加壓浸漬樹脂,再固化成型.其中,加壓方式有熱壓(即使用加熱金屬工具壓制)和冷壓(即使用未加熱的壓制工具)兩種類型.生產時將纖維半成品放入模具中,再注入樹脂進行加壓.溫度一般控制在90-140℃,壓力在5-25bar.

n拉擠成型連續(xù)制造技術

相對于-成型方式,擠拉成型可實現(xiàn)連續(xù)化生產,具有更高的生產效率.纖維束被拉過兩側敞開的模具,注入樹脂,使纖維滲入模具內,然后固化成型.成型材料可根據(jù)需要切割成適當?shù)拈L度.

擠壓成型可實現(xiàn)較高的纖維含量和良好的表面,且纖維與樹脂的浸潤性比織物或非織造布與樹脂的浸潤性要好,浸漬成本低.此外,連續(xù)化生產更是有效縮短了生產周期,節(jié)約了成本,適合大規(guī)模生產.但該方法僅能生產二維截面部件,如管狀,、柱狀、T型或I型部件,無法成型結構復雜的部件.因此,只要結構復合材料部件的幾何形狀允許使用拉擠成型,就可實現(xiàn)連續(xù)生產并顯著節(jié)省經濟成本.

纏繞成型

該方法是將纖維纏繞在旋轉芯上,再涂覆樹脂進行固化.該方法的特點是可成型大體積零部件,可使用纖維粗紗和樹脂材料復合,具有較高的成本效益.但是,對于部件的形狀和設計-較多,只能包裹能夠旋轉的結構,例如管或旋轉對稱輪廓.同時,部件的表面光潔度較差,需要后續(xù)再加工.

質量控制

復合材料部件由于需要承受不同的載荷,對其質量要求較高,因此需要在生產的各步驟中進行連續(xù)的質量控制.同時,在部件的使用過程也需要定期進行質量監(jiān)測,包括一些材料破壞性和非破壞性的測試.