碳纤维预浸料的铺装方法是制造高性能复合材料产品的重要环节,其选择和操作直接影响产品的质量和性能。以下是碳纤维预浸料的几种常见铺装方法及其特点:
1. 手工铺层
手工铺装是碳纤维预浸料最传统的加工方法。操作人员在模具上逐层铺设切割好的预浸料,通过滚筒或刮刀去除气泡和皱纹。手工铺装的优点是灵活性高,适合小批量生产或形状复杂的产品,但对操作人员的技能要求较高。
2. 自动铺带(ATL)
自动铺带(ATL)连续的预浸带通过机器铺设在模具上。这种方法可以保证层厚一致,对齐准确,适合大规模生产,可以显著提高生产效率和产品质量。
3. 放置自动纤维(AFP)
放置自动纤维(AFP)单根碳纤维通过机械臂放置在模具上,形成高精度的铺装层。这种方法特别适合制造高性能、复杂形状的复合材料产品。
4. 真空袋工艺
真空袋工艺是在模具上铺设预浸料,覆盖真空袋,抽真空,通过大气压实各层。该工艺的优点是设备成本低,适用于各种厚度的单板结构和大夹层结构。关键在于密封性和真空度的控制。
5. 热压罐工艺
热压罐工艺是将铺好的预浸料毛坯密封在真空袋中,然后放入热压罐中固化。热压罐可以提供均匀的温度和压力,从而抑制孔隙的产生,保证产品的高质量。
6. 添加剂制造相关工艺
LOM工艺:复合材料通过层压二维预浸料切片成型。每层预浸料最终通过切割和粘接逐层叠加形成产品。激光辅助叠层实体制造技术的改进(LA-LOM)多层石墨烯纳米片的加入,显著提高了复合材料的层间结合强度。
FDM工艺:主要用于制造碳纤维复合材料的添加剂。预浸丝或纤维和树脂丝在喷嘴中加热熔化,然后逐层打印成型。该工艺分为传统的FDM打印和原位浸渍工艺,更适合研究多材料混合系统。
铺设技术要点及注意事项
避免气泡和皱纹:在铺装过程中,要保证预浸料表面光滑,避免气泡或皱纹,这些缺陷会导致产品强度下降。
纤维方向设计:合理分布0°、±45°、90°为保证产品的机械性能,方向纤维预浸料。
对称铺装:为了防止产品在固化过程中翘曲,铺装设计应保持对称。
固化参数控制:在固化过程中,为了保证树脂的流动性和固化质量,需要准确控制加热速度、保温时间和压力。
综上所述,碳纤维预浸料的铺装方法多种多样,每种方法都有其适用范围和优缺点。制造高性能碳纤维复合材料产品,选择合适的铺装方法和工艺参数非常重要。