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应用领域广泛的碳纤维复合材料成型工艺分解

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-07-07  浏览次数:8007
核心提示:碳纤维复合材料的材料性能及发展趋势顺应了汽车工业轻量化的发展需求,特别是随着新能源汽车的发展,碳纤维复合材料在汽......
碳纤维复合材料的材料性能及发展趋势顺应了汽车工业轻量化的发展需求,特别是随着新能源汽车的发展,碳纤维复合材料在汽车上将得到越来越广泛的应用。

碳纤维复合材料首次被应用在飞机上,主要是一些二级结构,包括整流罩、控制仪表盘和小的机舱门。但随着工艺技术的进步,碳纤维复合材料也逐渐被用于机翼、机身等其它部分。

在复合材料大家族中,纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来,碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功,性能不断得到改进,使复合材料领域呈现出一派勃勃生机。

成型工艺:

手糊成型。在模具工作面上涂敷脱模剂、胶衣,将剪裁好的碳纤维布(或毡)铺设到模具工作面上,再刷涂树脂,用刷子、压辊或刮刀压挤使其均匀浸胶排除气泡,然后再铺放下一层纤维布(或毡)并涂刷树脂,如此反复到需要的厚度后,成型固化、脱模。手糊工艺简便、投资低廉、适用面广,在石油化工容器、贮槽、壳体等许多领域广泛应用。

喷射成型。利用短切纤维和树脂混合,在喷枪中利用压缩空气将纤维和树脂均匀喷洒在模具表面上,达到所需厚度后,利用橡胶辊来回压平,最后固化成型。喷射成型为改进手糊成型工艺而创造的一种半机械化成型工艺,在生产效率方面有一定的提高,多用来制造船身、浴缸、储罐的过渡层等。

模压成型。将材料置于上下模之间,在液压机的压力和温度作用下使材料充满模具型腔并排出残留的空气,经过一定时间的高温高压使树脂固化后,脱模即可得到碳纤维制品。模压工艺是应用性很强的一种碳纤维成型工艺,在工业的承力结构件制造方面有不可取代的地位。模压工艺细分可分为预浸料模压、SMC模压、湿法模压等。

碳纤维复合材料

缠绕成型。将连续的纤维丝或布带经过树脂槽浸润之后挤去多余树脂,然后按照预先设计好的排布规律缠绕到芯模上,缠绕到设计厚度之后,进行固化、脱模成为复合材料制品。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高比模量以及低密度的特点,可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。

树脂传递模塑成型。树脂传递模塑成型是低粘度树脂在闭合模具中流动、浸润增强材料并固化成形的一种工艺技术,属于复合材料的液体成形或结构液体成形技术范畴。其具体方法是在设计好的模具中,预先放入经合理设计、剪裁或经机械化预成形的增强材料,模具需有周边密封和紧固,并保证树脂流动顺畅;闭模后注入定量树脂,待树脂固化后即可脱模得到所期望产品。HP-RTM、VARTM、L-RTM、等均属于该工艺改进成型方法。

拉挤成型。拉挤成型是将浸渍过树脂胶液的碳纤维丝束、带或布等原材料,在牵引力的牵引下,通过挤压模具加热成型、固化,连续不断地生产截面规格相同、长度不同的碳纤维型材。复合材料拉挤成型工艺是成型工艺中的一种特殊工艺,其显著特点是可完全实现生产过程的自动化,生产效率高,具备批量化生产的能力。拉挤成型制品强度高,其制成品横、纵向强度可任意调整,可满足碳纤维复合材料制品的不同力学性要求。此种成型工艺适合于生产各种截面形状的型材,如工字型、角型、槽型、异型等截面管材以及通过上述截面构成的组合截面型材等。

压罐成型。将预浸料按预设方向铺叠成的预成型体在封装之后放入热压罐内,在一定预设温度和压力下完成固化。热压罐是一种能够承受和调整一定范围内温度、压力的专用容器。预浸料铺放在涂有脱模剂的模具表面,然后再依次用脱模布、吸胶毡、隔离膜、透气毡完全覆盖,并密封在真空袋内,经过抽真空检验密封性之后,再放入热压罐内。在放入热压罐加温固化之前需要抽真空,然后在热压罐高温、加压的作用下固化成型。固化工艺参数的制定与执行是保证热压罐成型复合材料产品质量的关键。此种工艺适用于制造对力学性能要求较高的承力结构件,如整流罩、飞机舱门、机载雷达罩,支架、机翼、尾翼等产品。
 
 
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