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碳纖維復(fù)合材料成型工藝及應(yīng)用介紹

              碳纖維復(fù)合材料成型工藝簡(jiǎn)介

一、手糊成型工藝

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

手工鋪貼主要使用兩種原料：?jiǎn)蜗蝾A(yù)浸帶、織物預(yù)浸料。單向預(yù)浸料可以鋪貼復(fù)雜形狀，但是裁剪廢料率高。織物預(yù)浸料相比單向預(yù)浸帶勞動(dòng)強(qiáng)度較小，但性能較單向預(yù)浸帶低。同時(shí)，手糊成型的方式的共同缺點(diǎn)就是大尺寸構(gòu)件鋪貼較為困難。

二、自動(dòng)鋪貼工藝

適用于厚度變化均勻的平板或形狀簡(jiǎn)單的構(gòu)件，生產(chǎn)效率高、鋪放成本低，同時(shí)自動(dòng)切割，鋪層裁剪廢料減少，且不需要真空壓實(shí)。自動(dòng)鋪貼也可以對(duì)帶形狀的曲面進(jìn)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(yīng)用于大批量工業(yè)復(fù)合材料零件的制作（如機(jī)翼）。

三、纏繞成型

將預(yù)浸絲或預(yù)浸帶按預(yù)定方式纏繞在芯模上，然后固化脫模成為復(fù)合材料制品。

纏繞成型分為：

1、干法纏繞：將預(yù)浸紗帶（或預(yù)浸布），在纏繞機(jī)上經(jīng)加熱至粘流狀態(tài)并纏繞到芯模上的成型工藝過程。干法纏繞產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定（含膠量、尺寸）；纏繞速度快，勞動(dòng)衛(wèi)生條件好，但設(shè)備投入大。

2、濕法纏繞：將無捻粗紗經(jīng)浸膠后直接纏繞到芯模上。此方法不需要預(yù)浸設(shè)備，設(shè)備投入較少，便于選材。但是紗片質(zhì)量與張力需嚴(yán)格控制，且固化時(shí)易產(chǎn)生氣泡。

3、半干法纏繞：將無捻粗紗浸膠后，隨機(jī)預(yù)烘干，然后纏繞到芯模上。

纏繞成型有以下特點(diǎn)：

1、適用于旋轉(zhuǎn)體(圓柱形殼體和密閉容器)；

2、生產(chǎn)自動(dòng)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(duì)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(yù)浸料）。

缺點(diǎn)：

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(yōu)點(diǎn)：

1、可以連續(xù)、大批量生產(chǎn)；

2、尺寸控制精度高；

3、原材料利用率高；

4、自動(dòng)化生產(chǎn)，成本低。

缺點(diǎn)：

1、目前只能生產(chǎn)等截面的型材；

2、需要拉擠預(yù)浸料的模具；

3、非0°方向鋪層定向困難。

六、熱壓罐成型

優(yōu)點(diǎn)：

1、制件尺寸穩(wěn)定，重復(fù)性好；

2、可成形纖維體積含量高（60％-65％）的零件；

3、力學(xué)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(fù)雜曲面的零件。

缺點(diǎn)：

1、制件大小受熱壓罐尺寸限制；

2、周期長、生產(chǎn)效率低；

3、耗能高，運(yùn)行成本高。