【漲知識】碳纖維復合材料成型工藝概述

在模具工作面上涂敷脫模劑、膠衣，將剪裁好的碳纖維布（或氈）鋪設到模具工作面上，再刷涂樹脂，用刷子、壓輥或刮刀壓擠使其均勻浸膠排除氣泡，然后再鋪放下一層纖維布（或氈）并涂刷樹脂，如此反復到需要的厚度后，成型固化、脫模。手糊工藝簡便、投資低廉、適用面廣，在石油化工容器、貯槽、殼體等許多領域廣泛應用。

手糊成型工藝流程圖

手糊成型工藝示意圖

利用短切纖維和樹脂混合，在噴槍中利用壓縮空氣將纖維和樹脂均勻噴灑在模具表面上，達到所需厚度后，利用橡膠輥來回壓平，最后固化成型。噴射成型為改進手糊成型工藝而創造的一種半機械化成型工藝，在生產效率方面有一定的提高，多用來制造船身、浴缸、儲罐的過渡層等。

噴射成型流程圖

噴射成型示意圖

將材料置于上下模之間，在液壓機的壓力和溫度作用下使材料充滿模具型腔并排出殘留的空氣，經過一定時間的高溫高壓使樹脂固化后，脫模即可得到碳纖維制品。模壓工藝是應用性很強的一種碳纖維成型工藝，在工業的承力結構件制造方面有不可取代的地位。模壓工藝細分可分為預浸料模壓、SMC模壓、濕法模壓等。

模壓工藝流程圖

模壓工藝示意圖

將連續的纖維絲或布帶經過樹脂槽浸潤之后擠去多余樹脂，然后按照預先設計好的排布規律纏繞到芯模上，纏繞到設計厚度之后，進行固化、脫模成為復合材料制品。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。

纏繞成型工藝流程圖

纏繞成型工藝示意圖

樹脂傳遞模塑成型是低粘度樹脂在閉合模具中流動、浸潤增強材料并固化成形的一種工藝技術，屬于復合材料的液體成形或結構液體成形技術范疇。其具體方法是在設計好的模具中，預先放入經合理設計、剪裁或經機械化預成形的增強材料，模具需有周邊密封和緊固，并保證樹脂流動順暢；閉模后注入定量樹脂，待樹脂固化后即可脫模得到所期望產品。HP-RTM、VARTM、L-RTM、等均屬于該工藝改進成型方法。

樹脂傳遞模塑成型工藝流程圖

樹脂傳遞模塑成型工藝示意圖

拉擠成型是將浸漬過樹脂膠液的碳纖維絲束、帶或布等原材料，在牽引力的牽引下，通過擠壓模具加熱成型、固化，連續不斷地生產截面規格相同、長度不同的碳纖維型材。復合材料拉擠成型工藝是成型工藝中的一種特殊工藝，其顯著特點是可完全實現生產過程的自動化，生產效率高，具備批量化生產的能力。拉擠成型制品強度高，其制成品橫、縱向強度可任意調整，可滿足碳纖維復合材料制品的不同力學性要求。此種成型工藝適合于生產各種截面形狀的型材，如工字型、角型、槽型、異型等截面管材以及通過上述截面構成的組合截面型材等。

拉擠成型工藝示意圖

拉擠成型工藝的典型產品

將預浸料按預設方向鋪疊成的預成型體在封裝之后放入熱壓罐內，在一定預設溫度和壓力下完成固化。熱壓罐是一種能夠承受和調整一定范圍內溫度、壓力的專用容器。預浸料鋪放在涂有脫模劑的模具表面，然后再依次用脫模布、吸膠氈、隔離膜、透氣氈完全覆蓋，并密封在真空袋內，經過抽真空檢驗密封性之后，再放入熱壓罐內。在放入熱壓罐加溫固化之前需要抽真空，然后在熱壓罐高溫、加壓的作用下固化成型。固化工藝參數的制定與執行是保證熱壓罐成型復合材料產品質量的關鍵。此種工藝適用于制造對力學性能要求較高的承力結構件，如整流罩、飛機艙門、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼等產品。

熱壓罐成型工藝流程圖

熱壓罐成型真空袋封裝示意圖

熱壓罐成型工藝示意圖

以上只是簡單的介紹了一些常用的碳纖維復合材料成型工藝原理，碳纖維復合材料的成型用到的工藝還有很多種，比如：真空袋壓成型工藝、夾層結構成型工藝、層壓成型工藝、卷管成型工藝、熱塑性片狀模塑料制造技術及冷模沖壓成型工藝等。每一種成型工藝都有這自身的特點和優勢，工程技術人員應該針對不同產品選擇合適的工藝技術路線，力求做到成本和性能要求的最高性價比。

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