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碳纤维预浸料铺层处理过程中的几点注意事项

发表时间:2024-11-18 15:20:00  作者:超级管理员 阅读数:121

  11月12日,第十五届珠海航展已经顺利开展,会展中各种先进的飞机、导弹、无人机、机械狼等装备让人眼花缭乱,其中有一款携带摄像头的碳纤维导弹被很多人忽视。这种以图像制导+碳纤维壳体为主体的新型导弹,其中蕴含的技术含量可不低。当下使用的碳纤维导弹壳体,多为热固性碳纤维复合材料制成,加工流程中的预浸料的铺层尤为重要,会直接影响成型后壳体的稳定性和耐用性。智上新材料带你走进碳纤维预浸料的加工车间,介绍一些铺层环节的注意事项。

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  碳纤维预浸料铺层前需要做哪些基础工作?

  碳纤维复合材料与金属材料存在天然的区别,这种区别会直接影响后续的生产和加工。现阶段,热固性碳纤维复合材料的加工方式中包含较多的手工作业部分,比如将碳纤维预浸料手动铺放到事先准备好的容器中。铺层工序开始之前,自然需要做一些基础准备工作,保障后续铺层的顺利进行。

  1、表面处理:

  a、清洁模具:确保模具表面清洁,无碎屑、油污、灰尘和其他污染物。

  b、使用脱模剂:脱模剂可以防止预浸料粘附在模具上,高温固化后的碳纤维制品脱模更方便,也不容易出现损伤。

  c、检查缺陷:检查模具中是否有划痕、裂纹或其他可能影响碳纤维制品光洁度的缺陷,后续考虑修补缺陷或更换模具。

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  2、材料准备:

  a、预浸料预处理:热固性碳纤维预浸料需要低温储存,从冷库拿出后,需要放置到室温后再使用,避免冷凝。

  b、裁切预浸料:根据铺层计划将碳纤维预浸料提前裁切成所需的形状和尺寸,方面后续铺层。

  c、控制铺层方向:碳纤维预浸料铺层方向直接影响成型后制品的机械性能,根据需求控制铺层的方向和厚度。

  3、工具和设备设置:

  a、检查真空袋:部分中空类碳纤维制品需要置入真空袋,检查真空袋是否完好(袋子、透气膜、离型膜等)。

  b、预热模具:部分碳纤维预浸料需要特定的温度才能获得最佳粘合力,因此需要提前对模具进行预热。

  c、其他工具准备:碳纤维预浸料铺层还需要用到剪刀、小滚筒(用于排出空气)、直尺、游标卡尺等,需要提前备好。

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  碳纤维预浸料铺层时,边角和缝隙处该如何处理?

  在碳纤维预浸料铺层时,想要达到更好的效果,离不开技术和经验,同时也与制品自身的结构息息相关。物理结构越是复杂,预浸料铺层的难度越大,尤其是边边角角、转弯曲折的区域,实际铺层时还要考虑不能留有缝隙出现,那就非常考验技术人员的手法了。

  1、边角处理:

  a、使用更小更窄的预浸料:对于尖角或紧角,将碳纤维预浸料切割成更小的部分,更贴合实际的形状,操作起来就不容易引起褶皱和扭曲。

  b、调整纤维方向:铺设多层预浸料时,逐渐改变每层接近拐角处的纤维方向,有助于减少或消除拐角处的间隙,保持纤维与负载路径对齐。

  c、必要时使用填充物:在角度较为尖锐的部位可以添加少量填充材料(例如树脂),可以平滑过渡并防止纤维桥接。

  d、均匀施加压力:使用小滚筒或橡胶扫帚在拐角区域施加均匀的压力,确保预浸料完全贴合,避免产生气穴或皱纹。

  e、考虑铺层下降:当拐角特别紧凑时,在拐角处使用铺层下降(逐渐变薄层)的方式,可以帮助提高灵活性并减少应力集中。

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  2、减少缝隙:

  a、交错和重叠铺层:预浸料层间存在间隙,可以使用交错层的重叠铺层方式,最大程度地减少薄弱点,前提是保证重叠方向对齐,不会损害碳纤维制品的强度。

  b、应用额外材料铺层:在关键区域,可能需要额外的片状或条带预浸料来加固和消除间隙,确保连续覆盖。

  c、树脂胶带处理小间隙:对于较小的间隙,富含树脂的胶带或预浸料条可以填充缝隙,有助于保持结构连续性并避免潜在的薄弱环节。

  d、仔细修剪边缘:修剪边缘以精确贴合,并避免过多的聚束或重叠,防止多余材料造成堆积或厚度不一致。

  e、避免过度拉伸:过度拉伸预浸料会导致间隙并扭曲纤维方向,因此在铺层时避免类似操作。

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  3、特殊工具和技术

  a、使用热风枪或吹风机:在角落或间隙周围轻微加热可以使碳纤维预浸料更加柔软,但需要注意避免过度加热,防止过早引起树脂固化反应。

  b、使用滚筒或橡胶扫帚压实:使用专用滚筒,尤其是在复杂的轮廓和角落周围,压实各层,而不会产生间隙或皱纹。

  c、检查气穴和桥接:铺设每一层后,检查是否有气穴,尤其是拐角处,并根据需要使用滚筒或涂抹额外的补丁。

  短期内,热固性碳纤维复合材料制品的成型技术并不会有质的飞跃,这是材料性质决定的。想要打破这种局限,或许得从自身找到方法,比如应用热塑性碳纤维复合材料。热塑性碳纤维支持二次成型,但目前该项技术并不成熟,无法保障二次成型后的性能稳定性,因此还需要经过长时间的试验和优化。


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