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碳纤维复合材料制造方法之真空成型工艺

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2018-11-21【


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  碳纤维复合材料生产(Produce)过程(guò chéng)中,真空抽脂法能以低制造成本生产出体积(volume)大而较简单的产品(Product),并且获得较佳的品质(Character)。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。结合传统真空袋 成型法与树脂(Resin)转注成型法之制程,利用两条事先钻孔处理(chǔ lǐ)之软管来导引树脂进入真空袋中快速含浸纤维,可大幅地缩短充模的时间,并且有效地降低(reduce)制造成本。使用树脂真空扩散成型,来制作高分子复合材料层板。以抽真空产生之压差,快速地使树脂灌注于真空袋内含浸纤维。
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  真空抽脂法介绍
 
  传统上真空袋成型法的制程,是先将纤维预浸树脂,并经烘干胶化后,控制(control)树脂达到干而不黏手的阶段,此阶段称为B阶段(,再利用此预浸后之层积片置入真空袋中,加热加压而硬化为产品(Product)。而纤维预浸树脂的制程则是造成制造成本居高不下的主要因素(factor),有鉴于此,为了有效地降低(reduce)成本,并保有真空袋法优良品质之优点,于是有把树脂转注成型法的充模过程,结合在传统真空袋法制程内,替代原有预浸纤维之步骤(procedure),而提出树脂真空注射的新观念来制造大型平板构件。目前使用的方法为将树脂制成薄膜(薄而软的透明薄片),放置于纤维下,置于真空袋中,加热使树脂溶化并含浸纤维。但此法须将树脂制成薄膜,于室温下不溶化,可使用之材料因此而受限制。而另一有效的装置,是在纤维叠层上下方各铺放一层特殊的树脂分布介质(起决定作用的物质),充模时树脂能快速自由地流遍整个树脂分佈介质,然后抽真空让真空袋向下压挤,使纤维含浸树脂。
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  而树脂(Resin)真空注射的制造程序,是先将纤维叠层预置于真空袋中后,抽真空,藉由两条事先钻孔处理之软管导引,以抽真空产生之压差,快速地使树脂灌注于真空袋内含浸纤维,然后关闭进出口,使真空袋保持真空,让大气压力对含浸后之纤维叠层产生压挤的效果,最后在室温或高温下固化成型。碳纤维配件“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
 
  真空导入方法
 
  1.树脂(Resin)配置并除气:将树脂和硬化剂依重量比100:35分别配好,置于锥形(taper)瓶中。再共同用除气设备抽真空来除去原本在试剂中的气体。因为树脂的黏滞性过高,故将电磁加热搅拌器的加热器打开(温度维持约80℃),加热约30—45分钟后关掉。但需注意(attention)硬化剂则不可加热。
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  2.预置叠层物于真空袋:将纤维叠层物叠层顺序排列,依序铺放于真空袋内,然后将树脂(Resin)导管及真空树脂出口放置于叠层物上,最后再以硅(silicon)胶和真空胶带将真空袋四周密封。需注意(attention)要将真空胶带与真空袋压紧密合。
 
  3.预热:将模具(称号:工业之母)和真空袋置于热压机之平台,施予预热温度(temperature)70℃。此时并将树脂(Resin)导管及真空树脂出口依真空注射系统(system)配接。
 
  4.充模:将除气完毕的树脂和硬化剂小心倒入烧杯内,搅拌均匀(jūn yún)后,置入注射压力槽中,等待充模。此时需注意(attention),压力槽盖不用关闭,充模是利用抽真空使袋内与外界产生之压差,压缩树脂通过导管进入真空袋中。充模前先打开真空帮浦将袋内空气抽出后再进行灌模,打开树脂进口,开始充模,待树脂进入导管后开始计算充模时间,并观察流场,等到树脂完全全浸湿整个叠层物后,结束计时再让树脂继续流动使出口处之气泡流出后,将真空树脂出口关闭,但树脂进口先不要关闭,保持一段时间,让树脂继续进入,最后等到树脂稳定(解释:稳固安定;没有变动)不再进入后,关闭树脂进口即完成充模。 copyright 123456
 
  5.固化与拆模:将充模完成之叠层成品放置于室温固化,待成品固化后打开真空袋取出成品,即告完成。碳纤维配件“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
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