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碳纤维制品制造方法

碳纤维制品制造方法

碳纤维是一种高性能材料,在制造中具有广泛的用途。它重量轻,具有高刚度和抗拉强度,以及低热膨胀。这使其成为需要坚固便携的产品的理想选择。碳纤维的制造方法有很多种,各有优缺点。

这篇文章将讨论四种最常见的方法:湿法叠层、拉挤成型、预浸料叠层和真空辅助树脂传递模塑 (VARTM)。

常见的碳纤维制造方法

湿上篮

在这种方法中,将碳纤维铺在模具上,用树脂润湿,然后滚压或挤压以去除多余的树脂。铺层可以保持打开状态或使用真空袋。然后在室温或加热加压下固化,形成碳纤维复合材料部件。这种方法通常用于体积较小、复杂、难以成型的零件。

优点:

  • 一种简单而通用的方法,可用于创建任何尺寸或形状的零件。
  • 成本相对较低,使其成为原型制作或小规模生产的理想选择。
  • 灵活的工艺有助于生产难以制造的零件。

缺点:

  • 不如其他碳纤维复合材料制造方法效率高,因此不太适合大规模生产。
  • 在上篮过程中需要技巧和经验。

拉挤成型

拉挤成型涉及将碳纤维拉过热固性树脂浴,然后通过加热的模具。这个过程将碳纤维轴向对齐并用树脂润湿它们,从而创造出坚固而轻便的产品。拉挤成型通常用于生产长而直的零件,例如梁、带材或管材。

优点:

  • 非常适合生产长而直的零件。
  • 一种相对有效的方法,使其适合大规模生产。
  • 拉挤制品具有高弯曲强度和高强度重量比。

缺点:

  • 仅限于直线部分
  • 由于纤维取向,拉挤部件具有较低的横向强度,并且可能被侧向载荷压碎或分裂。

预浸料叠层

预浸料是用树脂润湿并部分固化的碳纤维,因此具有焦油纸的稠度。它在热和压力下固化。由预浸料制成的零件坚固且重量轻,具有更高的刚度和强度,非常适合用于各种高端应用。预浸料叠层通常用于生产平面部件,如面板或片材,或具有圆柱曲率的部件,因为预浸料材料不会很好地覆盖复合曲率。

优点:

  • 非常适合生产扁平零件或管子。
  • 一种相对有效的方法,使其适合大规模生产。

缺点:

  • 不太适合生产形状复杂的零件。
  • 预浸料很难覆盖在具有复合曲率的工具上。

真空辅助树脂传递模塑 (VARTM) 

使用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)制造碳纤维部件包括将碳纤维材料放置在真空袋下方的工具上,在袋子上抽真空,通过真空将树脂转移到纤维中,并在加热下固化复合材料和压力。这个过程产生了非常适合在各种应用中使用的坚固而轻巧的部件。

VARTM最适合用于生产具有复杂几何形状的零件,例如帆船船体或摩托车车壳,因为该工艺允许在混合和应用树脂之前仔细地将碳纤维铺设在工具中。大型板材和板材等扁平部件可以通过树脂转移以较低成本成型,但表面光洁度不那么美观。单根碳纤维丝束具有扁平的外观,其中单根纤维的纹理不太明显。

优点:

  • 生产具有复杂几何形状的零件或非常大的零件的首选方法。

缺点:

  • 需要具有更多工具和材料的复杂设置。
  • 对于较小的简单零件效率不高。

选择碳纤维制造工艺

总之,在选择碳纤维制造工艺时,重要的是要权衡每个工艺的优缺点。特定应用的最佳制造方法将取决于零件的尺寸和几何形状、要生产的数量以及成品的所需性能(例如高抗拉强度)等因素。在开始项目时,必须与在碳纤维制造方法方面拥有广泛知识的合格公司合作。

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