碳纖維方管的三種成型工藝
碳纖維方管作為碳纖維型材的一種,其強(qiáng)度數(shù)倍于鋼,密度卻低至1.5g/cm3,被廣泛應(yīng)用于自動化設(shè)備、航空航天、醫(yī)療等各種高附加值領(lǐng)域。
一、碳纖維方管拉擠成型
拉擠成型是將碳纖維或其織物在外力牽引下,經(jīng)過浸膠、擠壓成型、加熱固化、定長切割,連續(xù)生產(chǎn)碳纖維線型制品的一種方法。它不同于其它生產(chǎn)復(fù)材成型工藝的地方是外力拉拔浸膠碳纖維或織物,擠壓通過加熱模具成型、固化形成碳纖維管狀或棒狀線型材, 通常用于生產(chǎn)截面形狀固定不變的碳纖維復(fù)材制品,如工字型、槽型、角型等。
技術(shù)特點(diǎn):
1、生產(chǎn)過程完全實現(xiàn)自動化控制,生產(chǎn)效率高。
2、拉擠成型制品中纖維含量可高達(dá)80%,浸膠在張力下進(jìn)行,能充分發(fā)揮增強(qiáng)材料的作用,產(chǎn)品強(qiáng)度高。
3、生產(chǎn)過程中無邊角廢料,產(chǎn)品不需后加工,故較其它工藝省工,省原料,省能耗。
4、制品質(zhì)量穩(wěn)定,重復(fù)性好,長度可任意切斷,產(chǎn)品成本較低。
缺點(diǎn)是:產(chǎn)品形狀單調(diào),只能生產(chǎn)線性型材,由于纖維方向單一導(dǎo)致橫向強(qiáng)度不高,縱向抗拉強(qiáng)度較高,且不環(huán)保。
二、碳纖維方管模壓成型
模壓成型不同于拉擠成型,模壓成型的主材料為一般為碳纖維預(yù)浸料,而非拉擠成型的現(xiàn)場展紗、浸膠。模壓成型一般是將預(yù)浸料裁剪、按照一定角度鋪疊、放入模壓中,加溫加壓固化成型,模具一般由上下模及芯模組成,模具材質(zhì)為鋼,生產(chǎn)效率相對拉擠要慢。
技術(shù)特點(diǎn):
1、涉及人工較多,如預(yù)浸料裁切、鋪疊、入模、脫模、表面處理等。
2、預(yù)浸料鋪層角度靈活,可根據(jù)受力情況靈活設(shè)計鋪層方法。
3、尺寸精準(zhǔn)穩(wěn)定,力學(xué)性能較好,樹脂含量可控,是生產(chǎn)高性能碳纖維復(fù)合材料管件的重要生產(chǎn)工藝,被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事裝備的產(chǎn)品生產(chǎn)中。碳纖維戰(zhàn)機(jī)掛彈架、碳纖維機(jī)械臂均采用此工藝制造,性能可靠,質(zhì)量穩(wěn)定。
缺點(diǎn)是:相對拉擠成型,模壓成型的自動化程度低,生產(chǎn)效率慢,產(chǎn)品成本高,產(chǎn)品尺寸受模具尺寸及設(shè)備尺寸的影響,公模少。
三、氣囊成型
該工藝是由模壓成型工藝改良而來的,其中原芯模由金屬改為氣囊形式,通過對氣囊充氣產(chǎn)生膨脹力對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行加壓,同時對金屬外模加壓加熱,使得碳纖維復(fù)合材料固化,該工藝可制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的碳纖維異形管件。
技術(shù)特點(diǎn):
1、工藝原理同上述模壓成型。
2、內(nèi)壁的光滑程度由氣囊材質(zhì)決定,通常壁厚公差相對上述模壓成型的要大一些。
3、投入一套模具即可制作外形尺寸及形狀固定,但壁厚不同的碳纖維管件。
4、適合制造對內(nèi)壁無要求,內(nèi)尺寸無裝配的碳纖維異形結(jié)構(gòu)管件。
缺點(diǎn):氣囊材質(zhì)大多為一次性消耗品,制造成本相對上述模壓成型略有增加;內(nèi)尺寸公差大,裝配困難。
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