常用的12種碳纖維復合材料成型工藝介紹

纖維復合材料從預漫料終部件,需要利用成型工藝來進行加工。隨著碳纖維技術的發展,碳纖維合材料成型工藝也在不斷進步,但是破纖維復合材料的各種成型工藝并非照更新海的方式存在,往往是多工并存,實現不條件,不況下的好效應。
  噴射成型工藝
  屬于手湖工藝低壓成型中的一類,使用短切纖維和樹脂經過噴槍混合后,壓縮空氣噴灑在模具上,達到預定厚度后,再手工用橡膠輥按壓,然后固化成型。為改進手糊成型而創造的一種半機械化成型工藝,在作效率方面有一定程度的提高,但依然滿足不了大批量生產,用以制汽車車身,船身,浴紅,儲罐的過渡層。
  纏繞成型
  將經過樹脂膠液浸漬的連續纖維或布帶按一定規律纏繞到芯模上,然后固化、脫膜成為復合材料制品的工藝,碳纖纏繞成型可充分發揮其高比強度,高比模量以及低密度的特點,制品結構單一,可用于制造圓柱體,球體及某些正曲率回轉體或簡形碳纖維產品。
  液態成型
  將液態單體合成為高分子聚合物,再從聚合物固化反應為復合材料的過程改為直接在模具中同時一次完成,既減少了工藝過程中的能量消耗,又縮短了模型周期(只需約2分便可完成一件制品)。但這種工藝的應用,必須以精確的管道輸送和計量以及溫
  度壓力自動控制為基礎,屬于分子材料和近代高新科學技術的交叉范疇,目前的應用還不是很廣。液態成型主要包括:RTM成型工藝、RFI成型,VARI成型。樹脂膜滲透(RFI)成型工藝的主要優點是模具比RTM工藝模具簡單,樹脂厚度方向流動,更容易浸潤纖維,沒有預浸料,成本較低,但所得制品尺寸精度和表面質量如RTM工藝,空隙含量較高,效率也稍微低一些,適合生大平面或簡單曲面的零件。
  真空輔助成型工藝(VARD)的優點是原材料利用率高,制件修整加工少,不需要預浸料,成本較低,適用于常溫或溫度不高的大型壁板結構件生產,但缺點和RFI成型工藝相似。
  樹脂轉移模塑成形(RTM)
  樹脂轉移模望成形(RTM:Resin Transfer Molding)技術是一種低成本復合材料的制造方法,主用于飛機次承力結構件,如艙門和檢查口蓋,1996年,美國防務預研局開展了高強度主承力構件的低成本RTM制造技術研究。RTM技術有高效。低成本,制件質量好,尺寸精度高,受環境影響小等優點,可應用于體積大,結構復雜、強度高的復合材料制件的成型,已成為幾年航空航天材料加工領域研究為活躍的方向之一。
  模壓成型
  將碳纖維預浸料置于上下模之間,合模將模置于液壓成型臺上,經過一定時間的高溫高壓使樹脂固化后,取下碳纖維制品,這種成型技術具有高效,制件質量好,尺寸精度高,受環填影響小等優點,適用于批量化,強度高的復合材料制件的成型。但前期
  模具造復雜,投入高,制件大小受壓機尺寸的限制。
  注型成型
  這是一種新型技術,伯樂CIML設備將傳統的“多步法”工藝集成為“一步法”,大大短了工藝流程,并且更好地保留了纖維長度,達到節能高效生產的目的。通過攻克材料-裝備-制造中的配方優化、混配系統、智能控制系統和成型工藝參數優化等一系列關鍵技術問題,完全滿足汽車輕量化對制品強度,成本,效率等方面的需求,堪稱為汽車輕量化是量身打造的裝備利題。
  手糊成型一濕法輔層成型法
  在模具工作面上涂敷脫模劑,膠衣,將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上,刷涂或噴涂樹脂體系膠液,達到需要的厚度后,成型固化、脫模。在制備技術高度發達的今天,手糊工藝仍以工藝簡便、投資低康、適用面廣等優勢在石油化工容器,貯槽,汽車殼體等許多領域廣泛應用,其缺點是質地疏松,密度低,制品強度不高,而且主要依賴于人工,質是不穩定,生產效率很低。
  真空熱壓罐
  將單層預浸料按預定方向鋪疊成的復合材料坯料放在熱壓罐內,在一定溫度和壓力下完成固化過程,熱壓罐是一種能承受和調控一定溫度,壓力范圍的專用壓力容器,坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面,然后依次用多孔防粘布(膜),吸膠氈,透氣氈覆蓋,并密封于真空袋內,再放入熱壓罐中,加溫固化前先將袋插真空,除去空氣和揮發物,然后按不同樹脂的固化制度升溫,加壓、固化。固化制度的制定與執行是保證熱壓罐成型制件質量的關鍵,真空熱壓罐成型工具備很多優點,不僅可固化不同厚度層合板和制造復雜曲面的零件,力學性能也十分可靠,但相應的真空熱壓罐提成型也有一些缺點,例如制件大小受到熱壓罐的尺寸限制,并且耗能較高,導致運行成本也比較高。
  真空導入
  稱VIP,在模具上鋪“干”破纖維復合材料,然后鋪真空袋,并抽出體系中的真空,在模具腔中形成一個負壓,利用真空產生壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中,讓樹脂浸潤增強材料,后充滿整個模具,制品固化后,揭去真空袋材料,從模具上得到所需的制品。在真空環境下樹脂浸潤碳纖,制品中產生的氣泡極少,制品的強度更高,質量更輕,產品質量比較穩定,而且降低了樹脂的損耗,僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整一的制品,能較好地控制產品厚度,一般應用于船艇工業中的方向舵,雷達屏蔽罩,風電能源中的葉片,機艙罩,汽車工中的各類車質,擋風板、車等。
  3iTech感應加熱
  一種將感應器集成在模具中的新型感應加熱工藝,可以在20℃-400℃的溫度下加工碳纖維,通過熱傳導利用集成在模具內部的感應器來熱模具表面。這是由新興企業RocTool公司在Cage系統上推出的補充技術,采用電磁感應可以迅速加模具,并能很好
  地控制局部溫度,其優勢是顯著減少了周期時間和部件成本,但是目前該種技術尚不適合大型部件,而且相關的產量必須足夠大。
  層壓成型
  將逐層鋪疊的預漫料放置于上下平板模之間加壓加溫固化,這種工藝可以真接繼承木膠合的生產方法和設備,并根據樹脂的流變性能,進行改進與完善,層壓成型工藝主用來生產各種規格,不同用途的復合材料板材,具有機械化和自動化程度高,產品
  質量穩定等特點,但是設備一次性投資大。
  拉擠成型
  將浸漬樹脂膠液的連續碳纖維絲束,帶或布等,在牽引力的作用下,通過擠壓模具成型,國化,連續不斷地生產長度不限的型材,拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝,其優點是生產過程可完全實現自動化控制,生產效率高。拉擠成型制品中纖維質量分數可高達80%,浸膠在張力進行,能充分發揮增強材料的作用,產品強度高,其制成品縱,橫向強度可任意調整,可以滿足制品的不同力學性能要求。該工藝適合于生產各種截面形狀的型材,如工字型、角型、槽型、異型截面管材以及上述截面構成的組合截面型材。