維復(fù)合材料制造工藝多樣，常見的有手糊成型、噴射成型、模壓成型、拉擠成型和長絲纏繞成型等，手糊成型工藝簡便、投資低，但制品強(qiáng)度不高、效率低；噴射成型屬于手糊低壓成型，用短切纖維與樹脂混合后噴到模具上，再手工按壓固化，模壓成型先設(shè)計(jì)制造模具，裁剪預(yù)浸料疊放并預(yù)壓，放入模具加熱固化后冷卻脫模，再修整檢驗(yàn)，拉擠成型是將浸漬樹脂的碳纖維連續(xù)引入模具熱固化，適用于桿狀、管狀產(chǎn)品，長絲纏繞成型把浸漬樹脂的碳纖維絲束繞在芯軸上加熱固化，分邊浸漬邊卷繞和先浸漬后卷繞兩種方式，

碳纖維復(fù)合材料制造工藝

一、手糊成型工藝

• 工藝過程：在模具表面涂抹脫模劑、膠衣，將事先裁好的碳纖維預(yù)浸布鋪設(shè)在模具工作面上，在工作面上刷涂或噴射樹脂膠液，達(dá)到所需要的厚度之后，成型固化、脫模、后處理。其噴射成型工藝屬于手糊成型工藝中的低壓成型工藝一類，是利用短切纖維和樹脂混合，在噴槍中利用壓縮空氣均勻噴灑在模具表面上，達(dá)到所需厚度后，再用手工橡膠來回刷平，最后固化成型。
• 特點(diǎn)與應(yīng)用：工藝簡便、投資低廉、適用面廣。在石油化工、儲(chǔ)存容器、貯槽、汽車殼體等諸多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。噴射成型工藝多用來制造汽車車身、船身、浴缸、儲(chǔ)罐的過渡層。

二、真空熱壓罐工藝

• 工藝過程：將單層預(yù)浸料按預(yù)設(shè)方向鋪疊成的復(fù)合材料坯料放置在熱壓罐內(nèi)，在一定預(yù)設(shè)溫度和壓力下完成固化。坯料鋪設(shè)在涂抹脫模劑的模具表面，然后依次用脫模布、吸膠氈、透氣氈完全覆蓋，并密封在真空袋內(nèi)，再放入熱壓罐內(nèi)。在放入熱壓罐加溫固化之前需要抽真空，然后在高溫、加壓下固化成型。固化規(guī)則的制定與執(zhí)行是保證復(fù)合材料產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。
• 特點(diǎn)與應(yīng)用：適用于制造整流罩、飛機(jī)艙門、機(jī)載雷達(dá)罩，支架、機(jī)翼、尾翼等產(chǎn)品。

三、層壓成型工藝

• 工藝過程：把一層層鋪設(shè)的預(yù)浸料放置在上下平板模之間通過加壓高溫固化成型，這種工藝可以直接利用木膠合板的生產(chǎn)方法和設(shè)備，并根據(jù)樹脂的流動(dòng)性能進(jìn)行改進(jìn)與完善。
• 特點(diǎn)與應(yīng)用：機(jī)械化和自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、適合批量化生產(chǎn)，但設(shè)備投資較大，成本較高。主要用來生產(chǎn)不同規(guī)格、不同用途的復(fù)合材料板材。

四、纏繞成型工藝

• 工藝過程：將浸水的金屬鋁復(fù)合材料按照一定的規(guī)律，纏繞在芯模中，然后通過固化脫模，最終獲得制品。
• 優(yōu)點(diǎn)
  • 能夠根據(jù)產(chǎn)品的受力情況，進(jìn)行纏繞規(guī)律的設(shè)計(jì)，保障纖維強(qiáng)度得到充分發(fā)揮。
  • 比強(qiáng)度較高，纖維纏繞制品的壓力與等體積的鋼制容器來比，重量能夠減輕近50%左右。
  • 生產(chǎn)效率較高，可采用機(jī)械化生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)的方式，減少人工參與。
  • 成本較低，生產(chǎn)中可選擇多種材料復(fù)合，降低材料成本。
  • 可靠性較高，由于實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)的方式，能夠在一定程度上保障產(chǎn)品質(zhì)量的精準(zhǔn)性。
• 缺點(diǎn)
  • 適應(yīng)性較小，只能針對外形結(jié)構(gòu)能夠纏繞的產(chǎn)品，一般外觀較為復(fù)雜的產(chǎn)品不能采用這種方式生產(chǎn)。
  • 投資較高，該工藝需要有纏繞機(jī)、芯模、加熱爐、技術(shù)嫻熟的工人等，只有進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的時(shí)候，才能保障經(jīng)濟(jì)效益。
• 應(yīng)用：一般用于生產(chǎn)筒形部件，如運(yùn)載火箭筒體、雷達(dá)罩、機(jī)匣等；生產(chǎn)效率高，成本低。

五、拉擠成型工藝

• 工藝過程：利用已經(jīng)浸潤的纖維，在牽引力的作用下，在模具中成型，并且在爐中固化，生長出長度不受限制的復(fù)合材料。
• 應(yīng)用：可應(yīng)用在地板梁、座椅、內(nèi)飾板等。

六、真空導(dǎo)入工藝（VIP）

• 工藝過程：在模具表面上鋪設(shè)碳纖維復(fù)合材料布，然后周圍包裹真空袋，并抽出真空袋中的空氣，在真空袋和模具內(nèi)部形成一個(gè)負(fù)壓，利用抽真空過程中產(chǎn)生的壓力把不飽和樹脂通過預(yù)鋪的管路壓入碳纖維層層布之中，讓樹脂在碳纖維布之間均勻流動(dòng)，最后均勻充滿整個(gè)制品層中，在高溫制品固化之后，揭掉真空袋，在模具分離之后得到所需的制品。
• 特點(diǎn)與應(yīng)用：在真空環(huán)境下樹脂浸潤碳纖維布，在真空袋中產(chǎn)生的氣泡較少，制品的強(qiáng)度更高、質(zhì)量更輕，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性更好，而且減少了樹脂的使用，僅需一面光滑的模具就能得到兩面光滑的制品，而且產(chǎn)品厚度更好控制。一般應(yīng)用于船艦工業(yè)中的方向舵、雷達(dá)屏蔽罩，風(fēng)電葉片、機(jī)艙罩，汽車工業(yè)中輕量化改裝件、擋風(fēng)板、車廂、引擎蓋等。可應(yīng)用在葉片、機(jī)匣。

七、模壓成型工藝

• 工藝過程：將一定的碳纖維材料加入金屬模具中，通過加熱、加壓的方式，使材料固化成型。

八、一體化成型工藝

• 工藝過程：在模壓成型工藝和真空導(dǎo)入工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來的進(jìn)行一體成型、一次成型的工藝過程。采用碳纖維布或者碳纖維預(yù)浸料，經(jīng)過鋪層、模壓真空加熱固化等步驟，一次成型。成型過程中，通過軟件模擬與設(shè)計(jì)，采用內(nèi)模具和外模具結(jié)合的方法。

九、熔融復(fù)合法

• 工藝過程：將聚合物基體和增強(qiáng)體直接混合，是生物復(fù)合材料工業(yè)加工中較普遍的方法。

十、壓縮成型法

• 工藝過程：在壓縮壓力下通過加熱半成品材料進(jìn)行模塑成型，直至生產(chǎn)出最終產(chǎn)品，通常是在不同的壓力和溫度下進(jìn)行的，這取決于所使用的聚合物。
• 優(yōu)點(diǎn)：成型半成品量大、可重復(fù)性高、周期時(shí)間短、生產(chǎn)成本低等。

十一、注塑成型法

• 工藝過程：將熔融聚合物注入模具，形成具有所需結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理想材料，樹脂顆粒和短纖維被放置在一個(gè)加熱的桶里，當(dāng)顆粒融化后，螺桿將熔體注入并將其輸送到工具腔室，在那里冷卻并固化形成所需的材料。
• 特點(diǎn)與應(yīng)用：適用于制造復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，勞動(dòng)成本低，有使用回收材料的可能性，能實(shí)現(xiàn)一定工業(yè)規(guī)模。

十二、擠出工藝法

• 工藝過程：被廣泛用于塑料工業(yè)，是生產(chǎn)顆粒、半成品和成品材料的高溫短時(shí)工藝。包括單/雙螺桿擠出機(jī)組，單螺桿擠出機(jī)組用于熔化、混合和均化材料，通常在短時(shí)間中等操作速度混合純聚合物，并且不需要預(yù)造粒；雙螺桿擠出機(jī)能夠通過混合兩種或多種對熱和剪切力敏感的材料來生產(chǎn)顆粒。單螺桿擠出機(jī)在高壓下性能差，與雙螺桿擠出機(jī)相比產(chǎn)量低。

十三、液體復(fù)合材料成型法（如樹脂轉(zhuǎn)移模塑和真空輔助樹脂灌注模塑）

• 工藝過程：利用真空和環(huán)境壓力之間的壓力差，將預(yù)制件壓縮并固定在模具上，并將樹脂注入預(yù)制件。
• 特點(diǎn)與應(yīng)用：具有高質(zhì)量、可再現(xiàn)性和可重復(fù)性、易于清潔處理、可擴(kuò)展性、靈活性及減少揮發(fā)性有機(jī)化合物等綜合優(yōu)勢。可用于海洋、航空航天、國防和汽車領(lǐng)域。

碳纖維復(fù)合材料的成本構(gòu)成

碳纖維復(fù)合材料的性能測試方法

碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域

碳纖維復(fù)合材料的環(huán)保特性