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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、無需制備預漫料)。

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。

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