碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品用途

1、碳纖維材料的成型工藝方法及應(yīng)用碳纖維材料成型主要有兩種，一種是熱固化成型，一種是熱塑型成型 。熱固化成型是指將碳纖維按不同方向、不同層數(shù)鋪設(shè)出制品形狀 ,在一定壓力和溫度下固化成型 .而復(fù)合材料成型工藝 ,較常見的有以下 5種 . 1.1 裱糊成型工藝 它是用手工將預(yù)浸料裱糊在模具上 ,然后固化成型 .此法最大的優(yōu)點(diǎn)是工藝裝備簡(jiǎn)單 ,手工完成比較復(fù)雜的操作 ,能加工出形狀復(fù)雜的零件 ,適用于小批量生產(chǎn) ;缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低 ,勞動(dòng)條件差 ,勞動(dòng)強(qiáng)度大 .筆者采用該工藝試制出的碳纖維整體車架樣件 ,表觀質(zhì)量尚可 ,但尺寸精度較差 ,工藝穩(wěn)定性差 . 1.2 纖維纏繞成型工藝1.3 它是開發(fā)最早的連

2、續(xù)成型工藝 ,即纖維通過樹脂膠槽浸上樹脂后按照一定的規(guī)律纏繞在轉(zhuǎn)動(dòng)的芯模上 ,然后經(jīng)加熱使膠液固化成型 .它的一個(gè)突出特點(diǎn)是能夠按照制品的受力情況 ,將纖維按一定規(guī)律排布 ,從而充分發(fā)揮纖維的強(qiáng)度 ,獲得輕質(zhì)高強(qiáng)的制品 ;在工藝上能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、機(jī)械化生產(chǎn) ,并且生產(chǎn)周期短 ,生產(chǎn)效率高 ,勞動(dòng)強(qiáng)度小 ,適用于制造圓柱體、球體及某些正曲率回轉(zhuǎn)體或筒形制品 . 1.4 拉擠工藝它是發(fā)展速度較快的一種成型工藝 ,即纖維通過樹脂槽浸漬樹脂后進(jìn)入加熱模具固化 ,制 成各種各樣不同形狀的型材 .其優(yōu)點(diǎn)是能一次壓制出形狀復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確的零件 ,生產(chǎn)率高 ,但工藝裝備復(fù)雜 ,不適于制備批量小、尺寸大的產(chǎn)品 .

3、 1.5 樹脂傳遞模壓工藝 ( RTM)， RTM( resin transfer moulding)工藝是 9 0年代最熱門的一種成型工藝 ,即先將增強(qiáng)材料做成預(yù)成型件放入封閉模具中 ,在真空和壓力的條件下 ,樹脂被注入模具而固化成型 .其特點(diǎn)是 :1)工藝過程簡(jiǎn)單 ,避免了預(yù)浸料這一中間環(huán)節(jié) ;2)低壓注膠 ,節(jié)約了附加設(shè)備的費(fèi)用 ;3)封閉式模具操作 ,作業(yè)環(huán)境清潔 ;4)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)控制 ;5)制件表面質(zhì)量好 .因此 ,RTM技術(shù)有很好的發(fā)展前景 . 1.6 編織成型工藝三維編織的過程是參加編織的所有纖維都沿同一方向排列 ,然后每根纖維束都沿自己的 方向偏移一個(gè)角度互相交織形

4、成織物的過程 .采用三維編織的復(fù)合材料具有整體性和力學(xué)的合理性兩大特點(diǎn) ,其在剪切強(qiáng)度、抗沖擊損傷特性等性能方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的層合復(fù)合材料 ,因此采用編織結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料發(fā)展迅速，三維編織分圓機(jī)和方機(jī)兩種 ,用這兩種機(jī)器可以編織出許多復(fù)雜的編織物 .但這些復(fù)雜形狀大多來源于兩種基本形狀長方體和厚壁的圓管 . 熱塑性復(fù)合材料 與熱固性材料相比，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：    a.  韌性高，抗沖擊，經(jīng)久耐用    b.  成型工藝簡(jiǎn)單，加工速度快，可提高工作效率幾倍到幾十倍    c. 

5、容易修補(bǔ)，可多次成型     d.  可以回收重復(fù)使用，有利于環(huán)保    e.  節(jié)省能耗40-60%    f.  預(yù)浸料無儲(chǔ)存壽命，節(jié)約儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本  預(yù)浸料成型工藝 預(yù)浸料特性與優(yōu)點(diǎn)      最大幅寬可達(dá)1600mm，也可分切成75mm、150mm、300mm的預(yù)浸帶；      具有良好的韌性；          生產(chǎn)過程可以二次涂膠，能滿足自動(dòng)

6、鋪帶對(duì)預(yù)浸料粘性和鋪覆性的特殊要求；      適用于真空袋、模壓、軟模、熱壓罐等工藝成型；      適于低、中、高溫固化       預(yù)浸料單位面積纖維質(zhì)量范圍為 50g-600g /；      預(yù)浸料樹脂控制精確      單向預(yù)浸料樹脂含量30%-40%±2%      織物預(yù)浸料樹脂含量40%-60%±3%  預(yù)浸料中溫預(yù)浸料高溫預(yù)浸料復(fù)合材料熱塑性復(fù)合材料樹脂基體

7、 生產(chǎn)的各類復(fù)合材料，可推廣用于民用飛機(jī)、工業(yè)復(fù)合材料等領(lǐng)域：如汽車，軌道交通，醫(yī)療器械；也可用于體育休閑用品如自行車等起到減輕結(jié)構(gòu)總量，提高生產(chǎn)速度，降低制造成本，改善勞動(dòng)條件等。 產(chǎn)品應(yīng)用民用航空 風(fēng)力發(fā)電 工業(yè)領(lǐng)域 汽車配件 軌道交通 海上采油 醫(yī)療器材 體育休閑民用航空碳纖維復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于民用大飛機(jī)，歐洲空中客車A380使用復(fù)合材料達(dá)25%左右，美國波音夢(mèng)幻客機(jī)B787使用復(fù)合材料達(dá)50%。民用大飛機(jī)、支線客機(jī)和民用公務(wù)機(jī)提供樹脂體系、高質(zhì)量的碳纖維預(yù)浸料及碳纖維復(fù)合材料制件。風(fēng)力碳纖維高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕、抗疲勞等性能，可以有效地提高葉片剛度，減輕葉片重量，增長葉片使用壽命，提高風(fēng)能利用率。隨著大絲束碳纖維的廣泛應(yīng)用，碳纖維價(jià)格的不斷降低，碳纖維在大型葉片中的應(yīng)用已成為一種趨勢(shì)。未來風(fēng)力發(fā)電葉片制造中，碳纖維代替部分玻璃纖維應(yīng)用于葉片、且用量逐步增加是高性能碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的必然結(jié)果。工業(yè)碳纖維及其復(fù)合材料已在汽車翼子板、車頂板、底盤、行李箱板、門內(nèi)板、輪轂、引擎罩、避震彈簧、傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和耐熱件等得到廣泛應(yīng)用。碳纖維及其復(fù)合材料由于它的優(yōu)異的力學(xué)性能，化學(xué)穩(wěn)定性，與人體的生物相容性，無毒無味，且X射線透過率高，損耗低，使之在醫(yī)療器械和生物材料方