碳纖維(wéi)複合材料成型的工藝
複合材料加工工藝是在同(tóng)一基礎上根據不同材料的特性及應用目(mù)的而不斷衍生發展的。碳纖維複合材料在發揮質輕、強度大的基礎上,也會根據應用對象(xiàng)的差異而采用不同的成型工藝(yì),從而盡可能地發揮出碳纖維所具有的特殊性能。下(xià)文(wén)就(jiù)針對適用於(yú)碳纖維複合(hé)材料的成型工藝及其應(yīng)用進行簡要的論述。
1、手糊成型(xíng):
在(zài)模具工作麵上塗敷脫模劑、膠衣,將剪裁好的碳纖維預浸布鋪(pù)設到(dào)模具工作麵上(shàng),刷塗或噴塗樹脂體係(xì)膠(jiāo)液,達到需要的厚度後,成型(xíng)固化、脫模。在製備技術高度發達的(de)今天(tiān),手糊工藝仍以工藝簡便、投資低(dī)廉、適用麵廣等優勢在(zài)石油化工容器、貯槽(cáo)、汽車殼體等許多(duō)領域廣泛應用。其缺點是質地疏鬆、密度低,製品強度不高,而且主(zhǔ)要依賴於人工,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(fàng)置於上(shàng)下平板模之間加壓加溫(wēn)固化,這種工藝可以直接繼承木膠合板的生產方法和設備,並根據樹脂的流(liú)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(gé)、不同用途的複(fù)合材料板材。具有機(jī)械化和自動化程度高、產品(pǐn)質量穩定等特點(diǎn),但是設備一次性(xìng)投資大。
3、噴射成(chéng)型:
屬於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後,壓縮空氣噴灑在模具上,達到預定(dìng)厚度後,再手工用橡膠錕按(àn)壓,然後固化成型。為改進手糊成型而創(chuàng)造的(de)一種(zhǒng)半機械化成型工藝,在工作效率方麵有一定程(chéng)度的(de)提高,用以製造汽車車身、船身、浴缸、儲罐(guàn)的(de)過渡層。
4、纏繞成型:
將經過樹脂(zhī)膠液浸漬(zì)的連(lián)續纖維或布(bù)帶(dài)按一(yī)定規律纏繞到芯模上,然(rán)後固化、脫模成為複合材料製品的工藝。碳纖維纏繞成(chéng)型可充分(fèn)發揮其高比強度、高比模量以及低(dī)密度的特點,可用於製造圓(yuán)柱體、球體(tǐ)及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維製品。
5、拉擠成型:
將浸漬樹脂膠(jiāo)液的連續碳纖維絲束、帶或布等,在牽引力的作用下,通(tōng)過擠(jǐ)壓模具成型(xíng)、固化,連(lián)續(xù)不(bú)斷地生產長度不限的型材。拉擠成型是複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製,生產效率高。拉擠成型製品中纖維質量(liàng)分數可高達80%,浸膠(jiāo)在張力下進行,能充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作用,產品強度高,其製成品縱、橫(héng)向強度可任意(yì)調整,可以滿足製品的不同力學性能要(yào)求(qiú)。該工藝適合於生產各種截(jié)麵形狀(zhuàng)的型材(cái),如工字型、角型、槽型、異型(xíng)截麵管材以及上述截麵(miàn)構成(chéng)的組合截麵型材。
6、液(yè)態成(chéng)型(xíng):
將液(yè)態單體合成為高分子聚合物(wù),再從聚(jù)合物固(gù)化反應為複合材料的過程改為直接在模(mó)具中(zhōng)同時一次完成,既減少了工藝過程中的能量消耗,又縮(suō)短了模塑周期(隻需約2分(fèn)鍾(zhōng)便可完成一件製品)。但這種工藝的應用,必(bì)須以精確(què)的管道輸送和計量以及溫度(dù)壓力自動控製為基礎,屬於高分子材料和近代高新科學技術的交叉範疇,目前的應(yīng)用還不是(shì)很廣。