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18915005000碳纖維復(fù)合材料從預(yù)浸料到最終部件,需要利用成型工藝來進(jìn)行加工。隨著碳纖維技術(shù)的發(fā)展,碳纖維復(fù)合材料成型工藝也在不斷進(jìn)步,但是碳纖維復(fù)合材料的各種成型工藝并非按照更新淘汰的方式存在,往往是多種工藝并存,實現(xiàn)不同條件、不同情況下的最好效應(yīng)。
噴射成型工藝
屬于手糊工藝低壓成型中的一類,使用短切纖維和樹脂經(jīng)過噴槍混合后,壓縮空氣噴灑在模具上,達(dá)到預(yù)定厚度后,再手工用橡膠錕按壓,然后固化成型。為改進(jìn)手糊成型而創(chuàng)造的一種半機(jī)械化成型工藝,在工作效率方面有一定程度的提高,但依然滿足不了大批量生產(chǎn),用以制造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層。
纏繞成型
將經(jīng)過樹脂膠液浸漬的連續(xù)纖維或布帶按一定規(guī)律纏繞到芯模上,然后固化、脫模成為復(fù)合材料制品的工藝。碳纖維纏繞成型可充分發(fā)揮其高比強(qiáng)度、高比模量以及低密度的特點,制品結(jié)構(gòu)單一,可用于制造圓柱體、球體及某些正曲率回轉(zhuǎn)體或筒形碳纖維制品。
液態(tài)成型
將液態(tài)單體合成為高分子聚合物,再從聚合物固化反應(yīng)為復(fù)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(yīng)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(chǔ),屬于高分子材料和近代高新科學(xué)技術(shù)的交叉范疇,目前的應(yīng)用還不是很廣。
液態(tài)成型主要包括:RTM成型工藝、RFI成型、VARI成型。
樹脂膜滲透(RFI)成型工藝的主要優(yōu)點是模具比RTM工藝模具簡單,樹脂沿厚度方向流動,更容易浸潤纖維,沒有預(yù)浸料,成本較低。但所得制品尺寸精度和表面質(zhì)量不如RTM工藝,空隙含量較高,效率也稍微低一些,適合生產(chǎn)大平面或簡單曲面的零件。
真空輔助成型工藝(VARI)的優(yōu)點是原材料利用率高,制件修整加工量少,不需要預(yù)浸料,成本較低,適用于常溫或溫度不高的大型壁板結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)。但缺點和RFI成型工藝相似。
樹脂轉(zhuǎn)移模塑成形(RTM)
樹脂轉(zhuǎn)移模塑成形(RTM:Resin Transfer Molding)技術(shù)是一種低成本復(fù)合材料的制造方法,最初主要用于飛機(jī)次承力結(jié)構(gòu)件,如艙門和檢查口蓋。1996年,美國防務(wù)預(yù)研局開展了高強(qiáng)度主承力構(gòu)件的低成本RTM 制造技術(shù)研究。RTM技術(shù)具有高效、低成本、制件質(zhì)量好、尺寸精度高、受環(huán)境影響小等優(yōu)點,可應(yīng)用于體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度高的復(fù)合材料制件的成型,已經(jīng)成為近幾年航空航天材料加工領(lǐng)域研究最為活躍的方向之一。
模壓成型
將碳纖維預(yù)浸料置于上下模之間,合模將模具置于液壓成型臺上,經(jīng)過一定時間的高溫高壓使樹脂固化后,取下碳纖維制品。這種成型技術(shù)具有高效、制件質(zhì)量好、尺寸精度高、受環(huán)境影響小等優(yōu)點,適用于批量化、強(qiáng)度高的復(fù)合材料制件的成型。但前期模具制造復(fù)雜,投入高,制件大小受壓機(jī)尺寸的限制。
注塑成型
這是一種新型技術(shù),伯樂CIML設(shè)備將傳統(tǒng)的“多步法”工藝集成為“一步法”,大大縮短了工藝流程,并且更好地保留了纖維長度,達(dá)到節(jié)能高效生產(chǎn)的目的。通過攻克材料-裝備-制造中的配方優(yōu)化、混配系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)和成型工藝參數(shù)優(yōu)化等一系列關(guān)鍵技術(shù)問題,完全滿足汽車輕量化對制品強(qiáng)度、成本、效率等方面的需求,堪稱為汽車輕量化量身打造的裝備利器。
手糊成型--濕法鋪層成型法
在模具工作面上涂敷脫模劑、膠衣,將剪裁好的碳纖維預(yù)浸布鋪設(shè)到模具工作面上,刷涂或噴涂樹脂體系膠液,達(dá)到需要的厚度后,成型固化、脫模。在制備技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天,手糊工藝仍以工藝簡便、投資低廉、適用面廣等優(yōu)勢在石油化工容器、貯槽、汽車殼體等許多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。其缺點是質(zhì)地疏松、密度低,制品強(qiáng)度不高,而且主要依賴于人工,質(zhì)量不穩(wěn)定,生產(chǎn)效率很低。
真空熱壓罐
將單層預(yù)浸料按預(yù)定方向鋪疊成的復(fù)合材料坯料放在熱壓罐內(nèi),在一定溫度和壓力下完成固化過程。熱壓罐是一種能承受和調(diào)控一定溫度、壓力范圍的專用壓力容器。坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面,然后依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋,并密封于真空袋內(nèi),再放入熱壓罐中。加溫固化前先將袋抽真空,除去空氣和揮發(fā)物,然后按不同樹脂的固化制度升溫、加壓、固化。固化制度的制定與執(zhí)行是保證熱壓罐成型制件質(zhì)量的關(guān)鍵。
真空導(dǎo)入
簡稱VIP,在模具上鋪“干”碳纖維復(fù)合材料,然后鋪真空袋,并抽出體系中的真空,在模具腔中形成一個負(fù)壓,利用真空產(chǎn)生的壓力把不飽和樹脂通過預(yù)鋪的管路壓入纖維層中,讓樹脂浸潤增強(qiáng)材料,最后充滿整個模具,制品固化后,揭去真空袋材料,從模具上得到所需的制品。
在真空環(huán)境下樹脂浸潤碳纖,制品中產(chǎn)生的氣泡極少,制品的強(qiáng)度更高、質(zhì)量更輕,產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定,而且降低了樹脂的損耗,僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的制品,能較好地控制產(chǎn)品厚度。一般應(yīng)用于船艇工業(yè)中的方向舵、雷達(dá)屏蔽罩,風(fēng)電能源中的葉片、機(jī)艙罩,汽車工業(yè)中的各類車頂、擋風(fēng)板、車廂等。
3iTech感應(yīng)加熱
一種將感應(yīng)器集成在模具中的新型感應(yīng)加熱工藝,可以在20℃-400℃的溫度下加工碳纖維,通過熱傳導(dǎo)利用集成在模具內(nèi)部的感應(yīng)器來加熱模具表面。這是由新興企業(yè)RocTool公司在Cage系統(tǒng)上推出的補(bǔ)充技術(shù),采用電磁感應(yīng)可以迅速加熱模具,并能很好地控制局部溫度。其優(yōu)勢是顯著減少了周期時間和部件成本。但是目前該種技術(shù)尚不適合大型部件,而且相關(guān)的產(chǎn)量必須足夠大。
層壓成型
將逐層鋪疊的預(yù)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(chǎn)方法和設(shè)備,并根據(jù)樹脂的流變性能,進(jìn)行改進(jìn)與完善。層壓成型工藝主要用來生產(chǎn)各種規(guī)格、不同用途的復(fù)合材料板材。具有機(jī)械化和自動化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點,但是設(shè)備一次性投資大。
拉擠成型
將浸漬樹脂膠液的連續(xù)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(xù)不斷地生產(chǎn)長度不限的型材。拉擠成型是復(fù)合材料成型工藝中的一種特殊工藝,其優(yōu)點是生產(chǎn)過程可完全實現(xiàn)自動化控制,生產(chǎn)效率高。
拉擠成型制品中纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)可高達(dá)80%,浸膠在張力下進(jìn)行,能充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作用,產(chǎn)品強(qiáng)度高,其制成品縱、橫向強(qiáng)度可任意調(diào)整,可以滿足制品的不同力學(xué)性能要求。該工藝適合于生產(chǎn)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(gòu)成的組合截面型材。
浸漬罐是對碳/碳復(fù)合材料喉襯毛坯進(jìn)行真空浸漬生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。工藝主要為:將碳/碳復(fù)合材料喉襯毛坯置于浸漬罐內(nèi),加熱到工藝要求溫度,通過真空系統(tǒng)將爐腔抽氣到相對真空狀態(tài),將一定量的瀝青在預(yù)熱罐內(nèi)加熱到熔融狀態(tài),通過帶有預(yù)熱溫度的輸送管道將瀝青吸到浸漬罐內(nèi)裝制品的浸漬桶內(nèi),加壓浸漬,完成浸漬工藝?!?/p>
纖維纏繞是將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維和布帶(預(yù)浸帶),按照一定規(guī)律及工藝要求,均勻的纏繞到芯模上,形成初級制品的工藝過程。之后經(jīng)固化、脫模等后續(xù)工序,獲得制品。根據(jù)纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學(xué)狀態(tài)不同,分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種。…
液壓釜主要用于各種樹脂基復(fù)合材料構(gòu)件及金屬膠接構(gòu)件的固化成型。用熱壓罐固化成型的材料為碳纖維預(yù)浸料、玻璃纖維預(yù)浸料、Kevlar纖維預(yù)浸料結(jié)構(gòu)等。該設(shè)備可在對復(fù)合材料產(chǎn)品抽真空的情況下,實現(xiàn)加熱、加壓固化成型。 主要應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、和航天飛機(jī)。如飛機(jī)艙門、整流罩、支架、機(jī)翼、尾翼、隔板、壁板及隱形飛…
該設(shè)備用于高溫旋轉(zhuǎn)固化烘干,復(fù)合材料制品真空袋壓成型、固化、RTM膠接固化,高溫烘烤等作業(yè)生產(chǎn)?!?/p>