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碳纤维方管的三种成型工艺

2022-09-23 13:22:18 碳纤维方管 浏览次数 129

  碳纤维方管作为碳纤维型材的一种,其强度数倍于钢,密度却低至1.5g/cm3,被广泛应用于自动化设备、航空航天、医疗等各种高附加值领域。


一、碳纤维方管拉挤成型


拉挤成型是将碳纤维或其织物在外力牵引下,经过浸胶、挤压成型、加热固化、定长切割,连续生产碳纤维线型制品的一种方法。它不同于其它生产复材成型工艺的地方是外力拉拔浸胶碳纤维或织物,挤压通过加热模具成型、固化形成碳纤维管状或棒状线型材, 通常用于生产截面形状固定不变的碳纤维复材制品,如工字型、槽型、角型等。


技术特点:


1、生产过程完全实现自动化控制,生产效率高。


2、拉挤成型制品中纤维含量可高达80%,浸胶在张力下进行,能充分发挥增强材料的作用,产品强度高。


3、生产过程中无边角废料,产品不需后加工,故较其它工艺省工,省原料,省能耗。


4、制品质量稳定,重复性好,长度可任意切断,产品成本较低。


缺点是:产品形状单调,只能生产线性型材,由于纤维方向单一导致横向强度不高,纵向抗拉强度较高,且不环保。


二、碳纤维方管模压成型


模压成型不同于拉挤成型,模压成型的主材料为一般为碳纤维预浸料,而非拉挤成型的现场展纱、浸胶。模压成型一般是将预浸料裁剪、按照一定角度铺叠、放入模压中,加温加压固化成型,模具一般由上下模及芯模组成,模具材质为钢,生产效率相对拉挤要慢。


技术特点:


1、涉及人工较多,如预浸料裁切、铺叠、入模、脱模、表面处理等。


2、预浸料铺层角度灵活,可根据受力情况灵活设计铺层方法。


3、尺寸精准稳定,力学性能较好,树脂含量可控,是生产高性能碳纤维复合材料管件的重要生产工艺,被广泛应用于航空航天、军事装备的产品生产中。碳纤维战机挂弹架、碳纤维机械臂均采用此工艺制造,性能可靠,质量稳定。


缺点是:相对拉挤成型,模压成型的自动化程度低,生产效率慢,产品成本高,产品尺寸受模具尺寸及设备尺寸的影响,公模少。




三、气囊成型


该工艺是由模压成型工艺改良而来的,其中原芯模由金属改为气囊形式,通过对气囊充气产生膨胀力对碳纤维复合材料进行加压,同时对金属外模加压加热,使得碳纤维复合材料固化,该工艺可制作结构复杂的碳纤维异形管件。


技术特点:


1、工艺原理同上述模压成型。


2、内壁的光滑程度由气囊材质决定,通常壁厚公差相对上述模压成型的要大一些。


3、投入一套模具即可制作外形尺寸及形状固定,但壁厚不同的碳纤维管件。


4、适合制造对内壁无要求,内尺寸无装配的碳纤维异形结构管件。


缺点:气囊材质大多为一次性消耗品,制造成本相对上述模压成型略有增加;内尺寸公差大,装配困难。



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