碳纤维复合材料成型工艺

n手糊成型

手糊成型是构建单一复合材料和少量产品最具成本效益的方法之一.通过手工在模具中铺设纤维,再使用压辊等工具手工浸渍树脂.但这种劳动密集型生产方法在产品稳定性和纤维体积含量方面存在-,且不适合批量生产.

真空灌注

将纤维层铺设在模具中,并在纤维层上设置真空密封装置,将装置内抽成真空,树脂则通过产生的压力差注入到模具中.这种方面可实现纤维体积含量大于50%时,仍能获得较好的力学性能.该方法适合批量生产,但劳动密集度仍较高,且产品稳定性稍差.

模压成型

将纤维与树脂基体在模具中加压成型的方法,自动化程度高.一般采用织造或非织造布,通过加压浸渍树脂,再固化成型.其中,加压方式有热压(即使用加热金属工具压制)和冷压(即使用未加热的压制工具)两种类型.生产时将纤维半成品放入模具中,再注入树脂进行加压.温度一般控制在90-140℃,压力在5-25bar.

n拉挤成型连续制造技术

相对于-成型方式,挤拉成型可实现连续化生产,具有更高的生产效率.纤维束被拉过两侧敞开的模具,注入树脂,使纤维渗入模具内,然后固化成型.成型材料可根据需要切割成适当的长度.

挤压成型可实现较高的纤维含量和良好的表面,且纤维与树脂的浸润性比织物或非织造布与树脂的浸润性要好,浸渍成本低.此外,连续化生产更是有效缩短了生产周期,节约了成本,适合大规模生产.但该方法仅能生产二维截面部件,如管状、柱状、T型或I型部件,无法成型结构复杂的部件.因此,只要结构复合材料部件的几何形状允许使用拉挤成型,就可实现连续生产并显着节省经济成本.

缠绕成型

该方法是将纤维缠绕在旋转芯上,再涂覆树脂进行固化.该方法的特点是可成型大体积零部件,可使用纤维粗纱和树脂材料复合,具有较高的成本效益.但是,对于部件的形状和设计-较多,只能包裹能够旋转的结构,例如管或旋转对称轮廓.同时,部件的表面光洁度较差,需要后续再加工.

质量控制

复合材料部件由于需要承受不同的载荷,对其质量要求较高,因此需要在生产的各步骤中进行连续的质量控制.同时,在部件的使用过程也需要定期进行质量监测,包括一些材料破坏性和非破坏性的测试.