碳纖維翼子板模具的成型工藝：熱壓罐碳纖維成型工藝

熱壓罐碳纖維成型工藝是一種用于制造高質(zhì)量碳纖維復(fù)合材料部件的重要工藝：

一、工藝原理

熱壓罐成型工藝是將預(yù)浸料（碳纖維預(yù)先浸漬樹脂）按照設(shè)計要求鋪放在模具上，然后將其放入熱壓罐中。在熱壓罐中，通過同時施加高溫和高壓，使樹脂流動并充分浸潤碳纖維，經(jīng)過固化反應(yīng)形成具有優(yōu)異性能的碳纖維復(fù)合材料制品。

二、工藝流程

1.模具準備

o模具的質(zhì)量對于最終產(chǎn)品的形狀和尺寸精度至關(guān)重要。首先要對模具進行清潔，確保表面無雜質(zhì)、油污等。

o可以在模具表面涂抹脫模劑，便于成型后的制品順利脫模。例如，常用的脫模劑有硅橡膠類脫模劑，它能在模具和制品之間形成一層隔離膜，防止制品與模具粘連。

2.預(yù)浸料鋪層

o根據(jù)制品的力學(xué)性能要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計，將預(yù)浸料裁剪成合適的形狀和尺寸。預(yù)浸料有單向帶和織物兩種形式。單向帶預(yù)浸料主要用于承受單向載荷的部位，織物預(yù)浸料則適用于復(fù)雜形狀和需要各向同性性能的區(qū)域。

o按照預(yù)定的鋪層順序?qū)㈩A(yù)浸料鋪放在模具上。鋪層過程中要注意每層預(yù)浸料的方向和角度，確保鋪層的準確性。例如，在制造航空航天結(jié)構(gòu)件時，鋪層角度的誤差可能會影響到部件的強度和剛度。

3.真空封裝

o在鋪層完成后，需要對預(yù)浸料進行真空封裝。這是為了去除鋪層中的空氣和揮發(fā)物，同時使預(yù)浸料在熱壓過程中能夠緊密貼合模具。

o通常使用真空袋膜將鋪層覆蓋，并通過密封膠條進行密封。然后用真空泵將真空袋內(nèi)抽成真空狀態(tài)，一般真空度要達到 -0.09MPa 左右。

4.熱壓罐固化

o將封裝好的模具放入熱壓罐中。熱壓罐能夠提供均勻的溫度和壓力環(huán)境。固化溫度一般在 120 - 180℃之間，具體溫度根據(jù)樹脂體系而定。例如，環(huán)氧樹脂體系的固化溫度可能在 130℃左右。

o壓力通常在 0.3 - 0.7MPa 之間。在高溫高壓下，樹脂發(fā)生固化反應(yīng)，時間一般在幾個小時，如 2 - 6 小時，使碳纖維和樹脂形成一個整體的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。

5.脫模和后處理

o固化完成后，待熱壓罐冷卻，將制品從熱壓罐中取出，然后脫模。脫模后的制品可能需要進行一些后處理，如機械加工（切割、鉆孔等）以達到最終的尺寸精度要求，或者進行表面處理（噴漆、打磨等）來改善外觀和防護性能。

三、工藝優(yōu)點

1.產(chǎn)品質(zhì)量高

o熱壓罐能夠提供均勻的溫度和壓力場，使得樹脂在碳纖維中的浸潤更加均勻，固化后的復(fù)合材料內(nèi)部孔隙率低，力學(xué)性能優(yōu)異。例如，其制品的纖維體積含量可以精確控制，能夠達到 60% - 70% 左右，從而保證了產(chǎn)品的高強度和高模量。

2.成型復(fù)雜形狀制品能力強

o由于預(yù)浸料具有良好的柔韌性，通過合理的鋪層設(shè)計，可以制造各種復(fù)雜形狀的制品，如航空航天領(lǐng)域中的機翼、機身等結(jié)構(gòu)部件。

3.產(chǎn)品性能重復(fù)性好

o只要嚴格控制工藝參數(shù)（溫度、壓力、時間等），就能夠生產(chǎn)出性能穩(wěn)定、質(zhì)量一致的產(chǎn)品，這對于批量生產(chǎn)高質(zhì)量的碳纖維復(fù)合材料制品非常重要。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

熱壓罐碳纖維成型工藝主要應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、體育器材等領(lǐng)域。在航空航天領(lǐng)域，如飛機機翼、機身等結(jié)構(gòu)部件的制造，利用該工藝可以制造出重量輕、強度高的部件，滿足航空航天飛行器的高性能要求。在汽車工業(yè)中，用于制造高性能汽車的零部件，如車身框架等，能夠提高汽車的性能和燃油經(jīng)濟性。在體育器材方面，像高級碳纖維自行車車架、高爾夫球桿等也是采用這種工藝制造，能夠提供良好的力學(xué)性能和舒適的使用體驗。