CARBON FIBER制作工艺.docVIP

CARBON FIBER制作工艺 简介 CARBON FIBER 指含碳量高于90％的无机高分子纤维 ，由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90%以上的纤维。其中含碳量高于99％的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理 碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型 。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈基碳纤维。 碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。 目前用于制作车身结构的制造工艺主要有以下三种： 1、预浸料袋压/热压罐(Autoclave) ? 该工艺是将纤维预先被树脂浸润，制成半固化态材料，过程中纤维和树脂含量是可控的，采用手工积层，干法操作，易于施工，环境友好。成型制品表面精度高，孔隙率低，品质高，由于采用热压罐加压固化，层间结合紧密，机械强度优。目前是应用最广泛的工艺，是高端复合材料必备工艺，其材料需要低温运输和储存。 ??工艺流程：根据铺层设计和工艺规范在模具上手工逐层干法铺贴；制袋密封，使其内部处于真空并产生负压，消除气泡；送入热压罐，在一定的温度、压力、时间下固化成型。 2、树脂传递模塑(RTM) ??该工艺是将纤维经预成型，预编织处理，纤维铺放可设计，制品受力合理。预成型纤维体预先铺放在模具型腔内，合模后通过设备用压力将树脂注入模腔，浸润纤维，固化成型，闭模操作，不污染环境，采用多模，多工位机械注射模式，生产效率高。需要树脂灌注设备及多套模具，适于中等至大批量生产方式，制品双面光，尺寸精度高，可做结构复杂零件及镶件。 3、真空灌注/固化炉(Infusion) ?? 在该工艺中，树脂在真空负压的作用下，被吸入型腔，浸润纤维，比手糊树脂用量可减少20%，可精确控制制品的含胶量，产品性能得到改善,如无气泡, 孔隙率降低，力学性能得到保证, 厚度均匀,重量轻等。均匀施压, 产品性能一致，加快积层速率,提高生产效率，特别适于制作底盘，顶板，门板，发罩等部件。产品在封闭状态下成型, 减少挥发物对人体的伤害，降低劳动量及劳动强度。 手工制作的大概步骤： 1·翻模。将原装品拆下，绕开连接件，在漆面上打薄车蜡，用玻璃纤维覆盖，以聚酯树脂刷匀，第一层要格外的当心赶走所有气泡确保张贴紧密，边缘的地方要谨慎处理成直角，否则无法脱模，然后进行多层覆盖，一般来说玻璃纤维布3层就够，玻璃短切纤维保证3毫米左右厚度。放在户外避阴处等待干燥。2·修模。36小时干燥后轻轻敲打揭开，用橡皮铲、橡皮锤谨慎分离。分离后对模具内表面进行抛光，边角用树脂对缺陷进行修型。 3·制模。边角处理，用角磨机等设备将边缘内卷的部分谨慎磨成直角，为了便于成品脱模。模具有较大气泡、缺陷的地方用补土找齐，抛光。要成品上开孔的地方，用手工制作成型的木模翻制树脂“Dummy”，就是用木头渣和树脂混合而成的东西另外制作一个模具，粘贴在模具上。要注意在这个步骤，今后成品的连接件结合部位要制作出来。4·制作。固定模具，模具内表面用脱模剂喷涂3次，或用脱模蜡薄打。用碳纤维布覆盖在模具内表面，然后快速用聚酯树脂刷均匀，并赶走所有气泡，用橡皮滚子、金属滚子反复压挤。3小时后树脂层形成胶状后，覆盖上碳纤维或玻璃纤维，继续刷树脂。厚度达到要求后，放在户外避阴处晒干。5·脱模。脱模后，成品表面用抛光机3次抛光，用切割装置将预开孔位置进行手工开孔切割，并对切口用800号砂纸磨光。将成品与原装品进行尺寸比对，稍有差异，模具和成品即告报废。6·后期制作。将金属连接件、固定件、螺栓等零件结合到成品上，成功。需要注意的地方：1.人必须全程带口罩和眼镜，穿工作服。2.树脂不能用高温固化的环氧树脂，要用常温固化的聚酯树脂，此材料易燃，但不需要高温固化设备。环氧树脂的种类很多，性