碳纖維復合材料成型工藝及應用介紹

              碳纖維復合材料成型工藝簡介

 

一、手糊成型工藝

手糊成型工藝是指用手工或在機械輔助下，將增強材料和熱固性樹脂鋪覆在模具上，樹脂固化后形成復合材料的一種成型方法。

手工鋪貼主要使用兩種原料：單向預浸帶、織物預浸料。單向預浸料可以鋪貼復雜形狀，但是裁剪廢料率高?？椢镱A浸料相比單向預浸帶勞動強度較小，但性能較單向預浸帶低。同時，手糊成型的方式的共同缺點就是大尺寸構件鋪貼較為困難。

二、自動鋪貼工藝

適用于厚度變化均勻的平板或形狀簡單的構件，生產效率高、鋪放成本低，同時自動切割，鋪層裁剪廢料減少，且不需要真空壓實。自動鋪貼也可以對帶形狀的曲面進行鋪放，其鋪層厚度控制精確，空隙含量低，小于1％，纖維角度也不受限制。但成本過高，主要應用于大批量工業復合材料零件的制作（如機翼）。

三、纏繞成型

將預浸絲或預浸帶按預定方式纏繞在芯模上，然后固化脫模成為復合材料制品。

 

纏繞成型分為：

1、干法纏繞：將預浸紗帶（或預浸布），在纏繞機上經加熱至粘流狀態并纏繞到芯模上的成型工藝過程。干法纏繞產品質量穩定（含膠量、尺寸）；纏繞速度快，勞動衛生條件好，但設備投入大。

2、濕法纏繞：將無捻粗紗經浸膠后直接纏繞到芯模上。此方法不需要預浸設備，設備投入較少，便于選材。但是紗片質量與張力需嚴格控制，且固化時易產生氣泡。

3、半干法纏繞：將無捻粗紗浸膠后，隨機預烘干，然后纏繞到芯模上。

纏繞成型有以下特點：

1、適用于旋轉體(圓柱形殼體和密閉容器)；

2、生產自動化、效率高、成本低；

3、纖維體積含量高；

4、材料利用率高，無廢料；

5、大直徑零件的樹脂含量難以控制；

6、形狀受限制，對變曲面零件，難以保持纖維纏繞角度。

四、噴射成型：

 

1、成形后修整加工量少，提高原材料的利用率；

2、成本低（無需熱壓罐、無需制備預浸料）。

缺點：

1、制件的樹脂含量較高；

2、厚度偏差較大；

3、短切纖維性能較差。

五、拉擠成型

優點：

1、可以連續、大批量生產；

2、尺寸控制精度高；

3、原材料利用率高；

4、自動化生產，成本低。

缺點：

1、目前只能生產等截面的型材；

2、需要拉擠預浸料的模具；

3、非0°方向鋪層定向困難。

六、熱壓罐成型

優點：

1、制件尺寸穩定，重復性好；

2、可成形纖維體積含量高（60％-65％）的零件；

3、力學性能可靠；

4、可成形所有的材料；

5、可固化不同厚度的層合板；

6、可制造復雜曲面的零件。

缺點：

1、制件大小受熱壓罐尺寸限制；

2、周期長、生產效率低；

3、耗能高，運行成本高。