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碳纖維復(fù)合材料制造方法之真空成型工藝

文章出處:網(wǎng)絡(luò)責(zé)任編輯:編輯人氣:發(fā)表時(shí)間:2018-11-21【


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  碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)(Produce)過程(guò chéng)中,真空抽脂法能以低制造成本生產(chǎn)出體積(volume)大而較簡(jiǎn)單的產(chǎn)品(Product),并且獲得較佳的品質(zhì)(Character)。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強(qiáng)度大,硬度高,遠(yuǎn)超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因?yàn)槿绱?,此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家(美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)),對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前,我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口,還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。結(jié)合傳統(tǒng)真空袋 成型法與樹脂(Resin)轉(zhuǎn)注成型法之制程,利用兩條事先鉆孔處理(chǔ lǐ)之軟管來導(dǎo)引樹脂進(jìn)入真空袋中快速含浸纖維,可大幅地縮短充模的時(shí)間,并且有效地降低(reduce)制造成本。使用樹脂真空擴(kuò)散成型,來制作高分子復(fù)合材料層板。以抽真空產(chǎn)生之壓差,快速地使樹脂灌注于真空袋內(nèi)含浸纖維。 內(nèi)容來自123456
 
 
  真空抽脂法介紹
 
  傳統(tǒng)上真空袋成型法的制程,是先將纖維預(yù)浸樹脂,并經(jīng)烘干膠化后,控制(control)樹脂達(dá)到干而不黏手的階段,此階段稱為B階段(,再利用此預(yù)浸后之層積片置入真空袋中,加熱加壓而硬化為產(chǎn)品(Product)。而纖維預(yù)浸樹脂的制程則是造成制造成本居高不下的主要因素(factor),有鑒于此,為了有效地降低(reduce)成本,并保有真空袋法優(yōu)良品質(zhì)之優(yōu)點(diǎn),于是有把樹脂轉(zhuǎn)注成型法的充模過程,結(jié)合在傳統(tǒng)真空袋法制程內(nèi),替代原有預(yù)浸纖維之步驟(procedure),而提出樹脂真空注射的新觀念來制造大型平板構(gòu)件。目前使用的方法為將樹脂制成薄膜(薄而軟的透明薄片),放置于纖維下,置于真空袋中,加熱使樹脂溶化并含浸纖維。但此法須將樹脂制成薄膜,于室溫下不溶化,可使用之材料因此而受限制。而另一有效的裝置,是在纖維疊層上下方各鋪放一層特殊的樹脂分布介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì)),充模時(shí)樹脂能快速自由地流遍整個(gè)樹脂分佈介質(zhì),然后抽真空讓真空袋向下壓擠,使纖維含浸樹脂。

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  而樹脂(Resin)真空注射的制造程序,是先將纖維疊層預(yù)置于真空袋中后,抽真空,藉由兩條事先鉆孔處理之軟管導(dǎo)引,以抽真空產(chǎn)生之壓差,快速地使樹脂灌注于真空袋內(nèi)含浸纖維,然后關(guān)閉進(jìn)出口,使真空袋保持真空,讓大氣壓力對(duì)含浸后之纖維疊層產(chǎn)生壓擠的效果,最后在室溫或高溫下固化成型。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”,質(zhì)量比金屬鋁輕,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強(qiáng)纖維。
 
  真空導(dǎo)入方法
 
  1.樹脂(Resin)配置并除氣:將樹脂和硬化劑依重量比100:35分別配好,置于錐形(taper)瓶中。再共同用除氣設(shè)備抽真空來除去原本在試劑中的氣體。因?yàn)闃渲酿赃^高,故將電磁加熱攪拌器的加熱器打開(溫度維持約80℃),加熱約30—45分鐘后關(guān)掉。但需注意(attention)硬化劑則不可加熱。 內(nèi)容來自123456
 
  2.預(yù)置疊層物于真空袋:將纖維疊層物疊層順序排列,依序鋪放于真空袋內(nèi),然后將樹脂(Resin)導(dǎo)管及真空樹脂出口放置于疊層物上,最后再以硅(silicon)膠和真空膠帶將真空袋四周密封。需注意(attention)要將真空膠帶與真空袋壓緊密合。
 
  3.預(yù)熱:將模具(稱號(hào):工業(yè)之母)和真空袋置于熱壓機(jī)之平臺(tái),施予預(yù)熱溫度(temperature)70℃。此時(shí)并將樹脂(Resin)導(dǎo)管及真空樹脂出口依真空注射系統(tǒng)(system)配接。
 
  4.充模:將除氣完畢的樹脂和硬化劑小心倒入燒杯內(nèi),攪拌均勻(jūn yún)后,置入注射壓力槽中,等待充模。此時(shí)需注意(attention),壓力槽蓋不用關(guān)閉,充模是利用抽真空使袋內(nèi)與外界產(chǎn)生之壓差,壓縮樹脂通過導(dǎo)管進(jìn)入真空袋中。充模前先打開真空幫浦將袋內(nèi)空氣抽出后再進(jìn)行灌模,打開樹脂進(jìn)口,開始充模,待樹脂進(jìn)入導(dǎo)管后開始計(jì)算充模時(shí)間,并觀察流場(chǎng),等到樹脂完全全浸濕整個(gè)疊層物后,結(jié)束計(jì)時(shí)再讓樹脂繼續(xù)流動(dòng)使出口處之氣泡流出后,將真空樹脂出口關(guān)閉,但樹脂進(jìn)口先不要關(guān)閉,保持一段時(shí)間,讓樹脂繼續(xù)進(jìn)入,最后等到樹脂穩(wěn)定(解釋:穩(wěn)固安定;沒有變動(dòng))不再進(jìn)入后,關(guān)閉樹脂進(jìn)口即完成充模。 內(nèi)容來自123456
 
  5.固化與拆模:將充模完成之疊層成品放置于室溫固化,待成品固化后打開真空袋取出成品,即告完成。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”,質(zhì)量比金屬鋁輕,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強(qiáng)纖維。
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