碳纖維復(fù)合材料成型工藝及應(yīng)用介紹

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(shù)脂鋪覆在模具上,樹(shù)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(guò)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(guò)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(wú)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(wú)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(wú)廢料;
5、大直徑零件的樹(shù)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(wú)需熱壓罐、無(wú)需制備預(yù)浸料)。

五、拉擠成型
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。

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。
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