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各种碳纤维复合材料零件制造工艺

各种碳纤维复合材料零件制造工艺

有多种工艺可用于生产碳纤维部件。一些工艺(例如注塑成型)用于一系列材料,而一些工艺则更具体地用于碳纤维复合材料。您选择哪种工艺取决于所涉及的特定复合材料、零件设计的细节和应用。可用预算和生产量也应考虑到决策中。大多数碳纤维制造涉及某种类型的成型,以将碳纤维复合材料形成最终应用所需的形状。成型工艺在工具和复杂性方面可能有所不同。

开模

开模成型是一种常用于玻璃纤维复合材料制造的常用工艺。开放式成型可以通过手工铺层完成,或者通过喷涂,一种半自动化的替代方案。喷射过程包括将催化树脂和纤维喷射到模具中,通过将短切纤维直接吹入喷射的树脂流中,从而将材料同时应用于模具。 

手糊和真空袋装

手工叠层包括用手将干燥的碳纤维织物或预浸料片材放置在模具上以形成层压板堆叠。将树脂涂在干燥织物的每层之间,然后用手动滚筒或使用真空袋技术对各层进行减体积。减体积可巩固叠层并去除夹在层之间的空气,这些空气会导致空隙并削弱零件。

树脂注入碳纤维制造

虽然在喷涂过程中采取了减少 VOC 的措施,但美国和欧盟越来越多的法规限制工人接触有害空气污染物,因此需要在这一领域进行改进。此外,对更快生产的需求推动了更自动化的碳纤维制造工艺的发展。有几种类型的树脂注入碳制造工艺可用。

树脂传递模塑 (RTM)涉及使用两部分匹配的闭合模具,通常由金属或复合材料制成。将干增强材料放入模具中并关闭模具。测量和混合低粘度树脂,然后在低压或中等压力下通过注射口泵入模具。

真空辅助树脂传递模塑 (VARTM)涉及仅使用真空将树脂吸入模具,而不是在压力下泵送。这种碳纤维制造过程既不需要高压也不需要热量。由于 VARTM 工艺所需的工具成本较低,因此可以以较低成本制造更大、更复杂的零件。

大批量成型方法

对于大批量生产,经常使用称为压缩成型的大批量热固性成型工艺。这个过程通常使用昂贵但耐用的金属工具。片状模塑料 (SMC) 是一种复合材料,通常由夹在厚树脂糊片之间的短切纤维制成,被放置在一组钢模具上。SMC 准备好成型后,将其组装在加热的模具上,然后在施加高压之前将其关闭并夹紧。随着材料粘度的降低,SMC 流动以填充模腔。也许最常见的成型工艺注塑成型一种快速、高压、小体积、封闭的工艺。它最常与热塑性塑料一起使用,但散装模塑料 (BMC) 的自动注塑成型在过去几十年中变得越来越普遍。BMC 注塑成型工艺涉及一个柱塞或螺杆式柱塞,迫使一定量的材料通过加热的机筒,将其注入加热的封闭模具中。还有许多其他用于碳制造的大批量成型方法涉及这两种工艺或其他类似工艺的组合。其他大批量成型方法的一些示例包括管材轧制、纤维缠绕、拉挤成型、自动纤维铺放 (AFP) 和自动铺带 (ATL)。

添加剂制造

增材制造或 3D 打印是一种自动化过程,可从一系列 2D 横截面层创建 3D 对象。增材制造技术总是从计算机辅助绘图 (CAD) 实体模型开始。然后使用专有软件将模型切成薄的 2D 横截面图案,告诉 3D 打印机如何堆叠 2D 切片以创建物理 3D 零件。如今,3D 打印根据所使用的 3D 打印机的规格使用了许多不同的材料。

目前常用的增材制造方法有立体光刻 (SLA)、熔融沉积成型 (FDM)、选择性激光烧结 (SLS)、数字光处理 (DLP) 和 PolyJet 打印。FDM 是最常用于纤维增强塑料的方法,使其成为碳纤维制造的最佳选择。

无论使用何种方法,3D 打印通常都是为原型工具保留的一种方法,可以让零件快速用于评估形状、适合度和偶尔进行测试。为您的项目制造碳纤维的最佳方法在很大程度上取决于要制造的零件数量、您的预算以及零件的​​最终应用。一些碳纤维制造方法适合 DIY,而另一些则需要聘请专业的碳纤维制造商。了解可用的各种碳制造方法可以更轻松地确定适合您应用的最佳方法。

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碳纤维制品制造方法

2022-10-30 10:37:17

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碳复合材料制造工艺

2022-10-30 10:42:15

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