什么是碳纤维成型工艺?

什么是碳纤维成形过程?

• 注塑工艺:
  在手工铺层工艺中属于低压成型的一种。用喷枪将切碎的纤维和树脂混合后，将压缩空气喷在模具上，达到预定厚度后，用橡胶辊手动压制，然后固化成型。为改进手工铺层成型而创造的半机械化成型工艺，在一定程度上提高了工作效率，但仍不能满足大批量生产。用于制造汽车车身、车体、浴缸、储罐的过渡层。
• 缠绕成型:
  将浸渍树脂胶的连续纤维或布带按一定规律缠绕在芯模上，再固化脱模成复合制品的工艺。碳纤维缠绕成型可以充分发挥其高比强度、高比模量、低密度的特点。
• 液态成型:
  将液态单体合成为高分子聚合物，然后将聚合物固化成复合材料的过程改为直接在模具中一次性完成，既降低了工艺能耗又缩短了成型周期。但是，该工艺的应用必须基于精确的管道输送和计量，以及自动的温度和压力控制。液体成型主要包括RTM成型工艺、RFI成型工艺、VARI成型工艺。树脂膜渗透(RFI)成型工艺的主要优点是模具比RTM工艺模具简单。树脂沿厚度方向流动，更容易渗透纤维，无预浸料，成本较低。但所得产品的尺寸精度和表面质量不如RTM工艺，空隙含量较高，效率略低，适用于生产平面较大或简单曲面的零件。真空辅助成形工艺(VARI)的优点是原料利用率高，削边加工少，不需要预浸料，成本低。适用于在常温或低温条件下生产大型面板结构件。但缺点与RFI成型工艺相似。
• 树脂传递成型(RTM):
  树脂传递成型(RTM)技术是一种低成本的制造复合材料的方法，最初主要用于飞机的二级承重结构，如门和检查舱门。1996年，美国国防先进研究局开展了高强度主轴承部件低成本RTM制造技术的研究。RTM技术具有效率高、成本低、零件质量好、尺寸精度高、对环境影响小等优点。可适用于体积大、结构复杂、强度高的复合材料零件的成型。材料加工领域最活跃的研究方向之一。
• 压缩模塑法:
  碳纤维预浸料放置在上下模具之间，模具放置在液压成形台上。经过一定时间的高温高压固化树脂后，碳纤维产品被去除。该成型工艺具有效率高、产品质量好、尺寸精度高、对环境影响小等优点，适用于大体积、高强度复合材料零件的成型。模具制造复杂，投资高，零件尺寸受压力机尺寸的限制。
• 注射成型:
  这是一项新技术，伯乐CIML设备将传统的多步工艺集成为一步工艺，缩短了工艺流程。纤维长度得到更好的保存，达到节能高效生产的目的。克服了材料装备制造中配方优化、配合比系统、智能控制系统、成型工艺参数优化等一系列关键技术问题，在产品强度、成本、效率等方面完全满足汽车轻量化的要求。为轻型汽车量身定做的武器。
• 手工堆垛—湿式堆垛方法:
  在模具工作面上涂上脱模剂和胶衣，将切好的碳纤维预浸料铺在模具工作面上，刷或喷树脂体系胶，达到所需厚度后成型、固化、脱模。随着制备技术的发展，手工铺层工艺仍具有工艺简单、投资低的特点。应用广泛等优点被广泛应用于石化容器、储罐、汽车外壳等诸多领域。缺点是质地松散，密度低，产品强度不高，而且主要靠人工，质量不稳定，生产效率低。
• 真空高压灭菌器:
  将按预定方向铺铺单层预浸料形成的复合材料坯料放入高压釜中，在一定的温度和压力下完成固化过程。高压灭菌器是一种特殊的压力容器，能够承受和调节一定的温度和压力范围。将坯料用脱模剂铺在模具表面，然后依次覆盖多孔脱模布(膜)、吸水性毛毡、气毛毡，密封在真空袋中，然后放入高压釜。在加热固化前，对袋中真空抽除空气和挥发物，然后根据不同树脂的固化体系加热、加压、固化。固化体系的制定和实施是保证蒸压件质量的关键。
• 真空进口(VIP):
  在模具上铺设碳纤维复合材料，然后铺设真空袋，将系统中的真空抽出，在模具型腔内形成负压。并利用真空产生的压力将不饱和树脂通过预铺设的管道压入纤维层，让树脂渗入增强材料，最终填充整个模具。产品固化后，取出真空袋材料，从模具中获得所需的产品。当树脂在真空环境中渗透碳纤维时，产品中产生的气泡很少。该产品强度较高，重量较轻，产品质量稳定，减少了树脂的损失，只需使用模具的一面，即可获得两面光滑平整的产品。可以更好地控制产品厚度。在船舶工业的舵和雷达防护罩中，在风能中的叶片和舱盖中，以及在汽车工业中的各种类型的屋顶，挡风玻璃和车厢中。
• 3iTech感应加热:
  一种新型感应加热工艺，将感应器集成到模具中。可在20°C-400°C的温度下加工碳纤维，通过模具内部集成的电感器通过热传导加热模具表面。采用电磁感应可迅速加热模具，并能很好地控制局部温度。其优点是大大减少了周期时间和组件成本。该技术目前不适用于大型部件，相关的产量必须足够大。
• 层压成型:
  将一层一层的预浸料放置在上下平面模具之间，进行压力加热固化。该工艺可以直接继承木材胶合板的生产方法和设备，根据树脂的流变性能对其进行改进和完善。层压成型工艺主要用于生产各种规格和用途的复合板材。具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但设备一次性投入大。
• 拉挤成型:
  在牵引作用下，浸渍树脂胶的连续碳纤维束、带或布，通过挤压模具成型固化，连续生产出无限长的型材。拉挤成形是复合材料成形过程中的一种特殊工艺。其优点是生产过程可完全自动化控制，生产效率高。拉挤产品的纤维质量分数可高达80%。浸渍是在拉力下进行的，可以充分发挥增强材料的作用。产品强度高。成品的纵向和横向强度可任意调节，可满足产品的不同力学性能。要求。该工艺适用于生产各种截面形状的型材，如工字型、角形、槽形、异型等型材，以及由上述型材组成的组合型材。

碳纤维干成型与湿成型的区别

在碳纤维产品的生产领域，有干式碳纤维和湿式碳纤维。区别表现在碳纤维产品的生产工艺上。碳纤维复合材料最常用的两种加工方法是预浸蒸压成型方式和真空导入方式。

两种工艺生产的产品性能有明显差异。湿法工艺在加工过程中容易变形，截断部分容易脱丝。树脂与纤维结合性能差，与空气接触容易氧化变色。干式预浸工艺没有上述情况，但在紫外线照射下容易出现性能退化。这两种生产方法生产的碳纤维产品在重量和硬度上有明显差异。碳纤维制品是指以碳纤维预浸料为原料，通过不同的加工方法加工成能够满足用户要求的材料制品。

碳纤维部件比金属铝轻，但比钢强，并具有耐腐蚀和高模量的特点。它们是国防、军工和民用的重要材料。它既具有炭材料固有的固有性能，又具有纺织纤维的柔软加工性。是新一代增强纤维。与干式碳纤维相比，吸真空时湿式碳纤维的碳纤维图案会变形，其截面上也会看到碳纤维细丝，而干式碳纤维制品则不会。

干法制作的碳纤维产品硬度好，易于数控加工，但生产周期长，不容易量产，生产成本高。碳纤维制品是指以碳纤维预浸料为原料，通过不同的加工方法加工成能够满足用户要求的材料制品。湿成型产品成本低，生产工艺相对简单，工艺生产效率高。在目前的碳纤维生产中，在对精度和质量要求较高的情况下采用干式成形，在外观零件和批量生产中采用湿式成形。