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量碳纖維復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浸料（碳纖維預先浸漬樹脂）按照設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，經過固化反應形成具有優(yōu)異性能的碳纖維復合材料制品。

二、工藝流程

1.模具準備

o模具的質量對于最終產品的形狀和尺寸精度至關重要。首先要對模具進行清潔，確保表面無雜質、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.預浸料鋪層

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

o按照預定的鋪層順序將預浸料鋪放在模具上。鋪層過程中要注意每層預浸料的方向和角度，確保鋪層的準確性。例如，在制造航空航天結構件時，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，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合材料結構。

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.產品質量高

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，固化后的復合材料內部孔隙率低，力學性能優(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，從而保證了產品的高強度和高模量。

2.成型復雜形狀制品能力強

o由于預浸料具有良好的柔韌性，通過合理的鋪層設計，可以制造各種復雜形狀的制品，如航空航天領域中的機翼、機身等結構部件。

3.產品性能重復性好

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

四、應用領域

熱壓罐碳纖維成型工藝主要應用于航空航天、汽車工業(yè)、體育器材等領域。在航空航天領域，如飛機機翼、機身等結構部件的制造，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性能和舒適的使用體驗。