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(一)手積層涂布及噴布法
手積層涂布有稱(chēng)濕式積層法,其法是以樹(shù)脂(Resin)涂布在已經(jīng)離型劑處理(chǔ lǐ)之模型表面,樹(shù)脂上再置放編織(to braid)物(或不織布纖維毯),編織物(纖維毯)上再涂布樹(shù)脂,如此反覆地層復(fù)一層,以達(dá)到所需之厚度。
噴布法是利用同時(shí)噴布短纖維及樹(shù)脂至模具表面(表面極光滑)來(lái)積層,來(lái)達(dá)到滲潤(rùn)纖維并基層的目的,與手積層涂布相比,此方法所得的材料(Material)比較均勻(jūn yún),纖維浸潤(rùn)較為確保,沒(méi)有在死角形成纖維強(qiáng)化不足的問(wèn)題(Emerson),惟在噴布完成后須再由人工加以壓實(shí)已達(dá)結(jié)合。
此法成型的工件包括:浴缸、冷氣機(jī)外殼、汽車(chē)導(dǎo)流板、工業(yè)用風(fēng)扇外殼、游艇船身,大型容器等,有些可取代鋼鐵部分,承受高負(fù)載(load)的結(jié)構(gòu)件,但又可最大化減少其重量。
以上復(fù)合材料(Material)制程大致如下:
123456 模具準(zhǔn)備、膠液制備、補(bǔ)強(qiáng)材料(Material)準(zhǔn)備→鋪放成型→固化→脫模→后處理(chǔ lǐ) →檢驗(yàn)→制品
(二)自動(dòng)化纖維置放法
手積層涂不及噴布法受限于人手伸展所能及的距離,對(duì)于尺寸很大的工件有其局限,自動(dòng)化纖維置放法則可克服此局限,經(jīng)由數(shù)位控制之進(jìn)料方式方法,可使復(fù)雜之工件形狀得以順利成型,而不致像 手積層涂布在死角處形成樹(shù)脂(Resin)過(guò)多,有纖維強(qiáng)化不足之缺陷。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。
(三)模壓成型法
模壓法是利用一對(duì)加熱之公模與母模來(lái)施加壓力成型,壓力大 小一般在3一7MPa,此方法跟一般塑膠(相關(guān)聯(lián)事物:塑料)成型方式方法很類(lèi)似,各種原料類(lèi) 型大部分皆可使用到此法來(lái)加以成型,但一般最常用的原料是壓鑄混成薄片及壓鑄混成漿團(tuán)。此方法之速度在各種復(fù)材成型法中是最快的一種,相當(dāng)適合強(qiáng)化塑膠制品之產(chǎn)量。
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(四)真空成型及吹袋成型
模壓法利用公模與母模加壓,故須具備油壓沖壓機(jī)具,對(duì)大型工件成本頗高,真空成形技術(shù)本質(zhì)上類(lèi)似模壓法,但利用大氣壓力來(lái)加壓,可以免除油壓沖壓機(jī)具,對(duì)大型薄壁工件之制造可以節(jié)省(spare)可觀的加工成本。
(五)預(yù)浸布積層成型
是指采用之預(yù)浸布原料以及積疊之方式方法,積疊完成后尚需采用吹袋成形設(shè)備(shèbèi)或真空壓力釜成形方法來(lái)固定(fixed)成型。每層中纖維走向也按工件所需之機(jī)械特性(Data Terminal Equipment)計(jì)算確定,取得每一層之形狀以及相應(yīng)之纖維走向后,即可自預(yù)浸布遂月裁下,利用不同纖維方向之疊層,可以得到工件在各方向有不同之機(jī)械性質(zhì),需要承受高應(yīng)力之方向,強(qiáng)度可以設(shè)計(jì)的高一些。
(六)真空壓力釜成型
工件在積疊后置放于適當(dāng)之賦形模具(稱(chēng)號(hào):工業(yè)之母)中,再放進(jìn)壓力釜加壓加熱,壓力釜在航太工業(yè)中使用極為普遍,其體積(volume)大者有可放入整個(gè)飛機(jī)翅膀或尾翼,是機(jī)械要求高之薄殼結(jié)構(gòu)最佳的制造方法。
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(七)纏繞成型
纏燒成形是另一個(gè)相當(dāng)有彈性,主要用來(lái)制造強(qiáng)度(strength)/剛性高的薄殼類(lèi)結(jié)構(gòu)。在此法中,可以纏繞出的形狀不限于軸對(duì)稱(chēng)之形狀,相當(dāng)適合于壓力容器之制造。
(八)拉擠成型:
以上所談到的復(fù)合材料(Material)制程均為制造一個(gè)個(gè)獨(dú)立的工件,而拉擠成形則為連續(xù)制程,可制造等截面之柱體,此制程與金屬或塑膠材料之?dāng)D制頗為類(lèi)似,主要差別在于此法將工料透過(guò)模具(稱(chēng)號(hào):工業(yè)之母)柱外推擠,而拉擠成形則是在外頭把工料抽出模具。
(九)樹(shù)脂(Resin)轉(zhuǎn)注成型
此制程與塑膠材料常用之射出成型類(lèi)似,均是利用密閉模具(稱(chēng)號(hào):工業(yè)之母)再注入流動(dòng)狀態(tài)之高分子原料,唯樹(shù)脂(Resin)轉(zhuǎn)注成形之成品為纖維強(qiáng)化之復(fù)合材料,對(duì)于規(guī)模小的產(chǎn)量,成本頗為經(jīng)濟(jì)(jīng jì),而對(duì)于形狀復(fù)雜的構(gòu)件,也可輕易處理(chǔ lǐ),并容許高度的自動(dòng)化程度。
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(guò)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。碳纖維生產(chǎn)具有許多優(yōu)良性能,碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高,密度低、比性能高,無(wú)蠕變,非氧化環(huán)境下耐超高溫,耐疲勞性好,比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性,耐腐蝕性好,X射線透過(guò)性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。
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