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碳纖維復合材料成型的工藝


  復合材料加工工藝是在同一基礎上根據不同材料的特性及應用目的而不斷衍生發展的。碳纖維復合材料在發揮質輕、強度大的基礎上,也會根據應用對象的差異而采用不同的成型工藝,從而盡可能地發揮出碳纖維所具有的特殊性能。下文就針對適用于碳纖維復合材料的成型工藝及其應用進行簡要的論述。
  1、手糊成型:
  在模具工作面上涂敷脫模劑、膠衣,將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上,刷涂或噴涂樹脂體系膠液,達到需要的厚度后,成型固化、脫模。在制備技術高度發達的今天,手糊工藝仍以工藝簡便、投資低廉、適用面廣等優勢在石油化工容器、貯槽、汽車殼體等許多領域廣泛應用。其缺點是質地疏松、密度低,制品強度不高,而且主要依賴于人工,質量不穩定,生產效率很低。
  2、層壓成型:
  將逐層鋪疊的預浸料放置于上下平板模之間加壓加溫固化,這種工藝可以直接繼承木膠合板的生產方法和設備,并根據樹脂的流變性能,進行改進與完善。層壓成型工藝主要用來生產各種規格、不同用途的復合材料板材。具有機械化和自動化程度高、產品質量穩定等特點,但是設備一次性投資大。
  3、噴射成型:
  屬于手糊工藝低壓成型中的一類,使用短切纖維和樹脂經過噴槍混合后,壓縮空氣噴灑在模具上,達到預定厚度后,再手工用橡膠錕按壓,然后固化成型。為改進手糊成型而創造的一種半機械化成型工藝,在工作效率方面有一定程度的提高,用以制造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層。
  4、纏繞成型:
  將經過樹脂膠液浸漬的連續纖維或布帶按一定規律纏繞到芯模上,然后固化、脫模成為復合材料制品的工藝。碳纖維纏繞成型可充分發揮其高比強度、高比模量以及低密度的特點,可用于制造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維制品。
  5、拉擠成型:
  將浸漬樹脂膠液的連續碳纖維絲束、帶或布等,在牽引力的作用下,通過擠壓模具成型、固化,連續不斷地生產長度不限的型材。拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝,其優點是生產過程可完全實現自動化控制,生產效率高。拉擠成型制品中纖維質量分數可高達80%,浸膠在張力下進行,能充分發揮增強材料的作用,產品強度高,其制成品縱、橫向強度可任意調整,可以滿足制品的不同力學性能要求。該工藝適合于生產各種截面形狀的型材,如工字型、角型、槽型、異型截面管材以及上述截面構成的組合截面型材。
  6、液態成型:
  將液態單體合成為高分子聚合物,再從聚合物固化反應為復合材料的過程改為直接在模具中同時一次完成,既減少了工藝過程中的能量消耗,又縮短了模塑周期(只需約2分鐘便可完成一件制品)。但這種工藝的應用,必須以精確的管道輸送和計量以及溫度壓力自動控制為基礎,屬于高分子材料和近代高新科學技術的交叉范疇,目前的應用還不是很廣。
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