碳纖維材料的成型工藝方法及應用

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)鋪設出制品形狀，在一定壓力和溫

度下固化成型.而復合材料成型工藝，較常見的有以下5種.

1.1裱糊成型工藝

它是用手工將預浸料裱糊在模具上，然后固化成型.此法最大的優(yōu)點是工藝裝

備簡單，手工完成比擬復雜的操作，能加工出形狀復雜的零件，適用于小批量

生產(chǎn)；缺點是生產(chǎn)效率低，勞動條件差，勞動強度大.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)動的芯模上，然后經(jīng)加熱使膠液固化成型.它的一個突出特點是能

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)揮纖維的強度，

獲得輕質(zhì)高強的制品；在工藝上能實現(xiàn)連續(xù)化、機械化生產(chǎn)，并且生產(chǎn)周期

短，生產(chǎn)效率高，勞動強度小，適用于制造圓柱體、球體及某些正曲率回轉(zhuǎn)體

或簡形制品.

1.4拉擠工藝

它是開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入加熱模

具固化，制

成各種各樣不同形狀的型材.其優(yōu)點是能一次壓制出形狀復雜、尺寸準確的零

件，生產(chǎn)率高，但工藝裝備復雜，不適于制備批量小、尺寸大的產(chǎn)品.

1.5樹脂傳遞模壓工藝（RTM）,RTM（resintransfermoulding）工藝是90年代

最熱門的一種成型工藝，即先將增強材料做成預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.其特點是：1）工藝過程簡

單，防止了預浸料這一中間環(huán)節(jié)；2）低壓注膠，節(jié)約了附加設備的費用；3）封

閉式模具操作，作業(yè)環(huán)境清潔；4）易于實現(xiàn)自動化和計算機控制；5）制件外表

質(zhì)量好.因此，RTM技術(shù)有很好的開展前景.

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

方向偏移一個角度互相交織形成織物的過程.采用三維編織的復合材料具有整

體性和力學的合理性兩大特點，其在剪切強度、抗沖擊損傷特性等性能方面均

優(yōu)于傳統(tǒng)的層合復合材料，因此采用編織結(jié)構(gòu)的復合材料開展迅速，三維編織

分圓機和方機兩種，用這兩種機器可以編織出許多夏雜的編織物.但這些復雜

形狀大多來源于兩種根本形狀一一長方體和厚壁的圓管.

熱塑性復合材料

與熱固性材料相比，其具有以下優(yōu)點：

a.韌性高，抗沖擊，經(jīng)久耐用

b.成型工藝簡單，加工速度快，可提高工作效率幾倍到幾十倍

c.容易修補，可屢次成型

d.可以回收重復使用，有利于環(huán)保

e.節(jié)省能耗4040%

f.預浸料無儲存壽命，節(jié)約儲存和運輸本錢

預浸料成型工藝

預浸料特性與優(yōu)點

最大幅寬可達1600mm,也可分切成75mm、150mm、300mm的預浸帶；具有良好的韌性；生產(chǎn)過程可以二

次涂膠，能滿足自動鋪帶對預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、高溫固化預浸料單位面積纖維質(zhì)量范圍為50g-600g/nf；預浸料樹脂控制精

確單向預浸料樹脂含量30舟-40與土2%織物預浸料樹脂含量40%-60%±3%

生產(chǎn)的各類更合材料，可推廣用于民用飛機、工業(yè)免合材料等領域：如汽車，軌道交通，醫(yī)療盟械；也可用于體育休閑用品如自行車等

產(chǎn)品應用

民用航空風力發(fā)電工業(yè)領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

碳纖維更合材料己廣泛應用「民用大飛機，歐洲空中客車A380使用復合材料達25%左右，美國波音夢幻客機B787使用

嵬合材料達50機民用大飛機、支線客機和民用公務機提供樹脂體系、高質(zhì)量的碳纖維預浸料及碳纖維復合材料制件。

風力

碳纖維高強度、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

風能利用率。隨著大絲束碳纖維的廣泛應用，碳纖維價格的不斷降低，碳纖維在大型葉片中的應用已成為一種趨勢。未

來風力發(fā)電葉片制造中，碳纖維代替局部玻璃纖維應用于葉片、且用量逐步增加是高性能碳纖維復合材料開展的必然結(jié)

果。

工業(yè)

碳纖維及其復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、傳動軸結(jié)構(gòu)加強和

耐熱件等得到廣泛應用。

碳纖維及其復合材料由于它的優(yōu)異的力學性能，化學穩(wěn)定性，與人體的三物相容性，無毒無味，且X射線透過率高，損

耗低，使之在醫(yī)