预浸料碳纤维板材的工艺过程

预浸料碳纤维板材的工艺过程

碳纤维板材纹路清晰、表面平整、光亮如镜、厚度公差小,具有强度高、重量轻、耐腐蚀、在较大温差下变异小等优势性能,因而可以广泛应用于各种需要减重的高强度的结构件中。

1.预浸料的剪裁

要根据板材的长度和宽度对预浸料进行剪裁,并根据板材的厚度确定预浸料的厚度。常规的板材厚度有:0.2mm、0.3mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm等,江苏博实在碳纤维板生产方面拥有丰厚的经验,可按照客户需求定制不同厚度的碳纤维板材。板材的厚度越大,需要层叠的预浸料层数越多,对于非常规尺寸的板材,在预浸料剪裁之前必须进行合理地设计,通过设计的优化,最大化地利用预浸料,减少边余量的产生,降低生产成本。

2.预浸料的铺层

纤维铺设方向要根据载荷的主方向设定,在点应力状态,角度为0°的铺层对应正应力,角度为±45°的铺层对应剪应力,角度为90°的铺层是用来保证在复合材料制件的径向上有足够的正压力,若复合材料板材承受的载荷以拉压载荷为主,那么铺层方向应该选择拉压载荷的方向;若复合材料制件承受的载荷以剪切载荷为主,那么铺层之中要以45°和-45°成对铺设为主;若复合材料制件所承受的载荷情况复杂,同时包括多种载荷,那么铺层设计时以0°、±45°、90°多方向混合铺设。铺层顺序的不同不仅影响基体裂纹的起始载荷、扩展速率、断裂韧性,也将对基体裂纹的饱和和裂纹密度产生显著的影响。例如,对正交层板而言,在相同的外加载荷作用下断裂韧性与裂纹扩展速率存在对应关系。但是,对于不同铺层顺序的优劣,不能一概而论,应根据不同的使用要求,充分发挥复合材料性能的可设计性优势。

3、预浸料的固化

预浸料经过剪裁和有序铺叠后,就要进入烘烤固化环节。预浸料被放置于预定温度的模具中加压加热后,热压模具闭合,层合材料在热压下逐渐固化并达到一定的固化度,模具打开,在牵引装置牵引下,离开热压模具,完成固化。在整个固化过程中,应根据板材的性能需求,分阶段调整固化的时间和温度,不同的温度以及受热时间都会对碳纤维板材的材料性能产生影响,在实际生产过程中,在满足制件后固化阶段保持尺寸稳定的前提下,应尽量缩短热压阶段的时间。

4、碳纤维板的后加工

碳纤维板在固化成型后,为了精度要求或装配需要,还要进行切削、钻孔等后加工。在切削工艺参数、切割深度等相同条件下,选择不同材料、尺寸、形状的刀具和钻头,效果上有很大差异,与此同时,刀具和钻头的力度、方向、时间和温度等因素也会影响到加工的结果。

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