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碳纖維復(fù)合材料熱壓罐輔助熟化成型

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  碳(C)纖維制作工藝中一般的手糊和真空導(dǎo)入高溫固化法,只能用以制造平板類型的零件,對(duì)于有表面曲度的零件,則須使用熱壓罐來(lái)輔助熟化成型。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射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。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。制作一有表面曲度的復(fù)材疊層板,必須利用熱壓罐來(lái)輔助熟化,下面新材帶領(lǐng)大家共同熟悉熱壓罐的操作控制方法。
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  預(yù)浸材疊層的制作方法是將預(yù)浸材仔細(xì)疊層后,加壓及加溫將材料(Material)固化,以形成復(fù)合材料。對(duì)于具有表面曲度的復(fù)材零件,其疊層方法不變,只是在兼顧曲度的條件下,預(yù)浸材的裁減需仔細(xì)規(guī)劃(設(shè)計(jì)大工程或作計(jì)劃),以避免表面皺折及搭接不良。在熟化的過程(guò chéng),因?yàn)椴贿m用熱壓機(jī),而採(cǎi)用熱壓罐。熱壓罐基本構(gòu)造是一個(gè)密閉的壓力艙,其內(nèi)可控制(control)不同的壓力及溫度(temperature)。將預(yù)浸材疊層置于熱壓罐內(nèi),利用內(nèi)部的空氣壓力來(lái)加壓疊層。因?yàn)榭諝鈮毫κ谴嬖诟鱾€(gè)方向,所以可以用來(lái)加壓表面不平的零件。而壓力及溫度則可控制在事先設(shè)定的變化曲線(Curve),一般稱為硬化周期。熟化過程中加壓的目的是使 得材料變得致密,篩除層與層之間的空隙,并且將多余的樹脂(Resin)擠出纖維,同時(shí)將氣泡帶出。而一般預(yù)浸材疊層加熱熟化時(shí),為放熱反應(yīng),樹脂黏度(viscosity)初期因溫度上升而下降(descend),此時(shí)熱壓罐的壓力可將多余的樹脂擠出,使層與層之間完全接合。其后,因樹脂逐漸反應(yīng)而黏度上升,樹脂不再流動(dòng),因此加壓的時(shí)機(jī)必須在樹脂黏度低的時(shí)候。至于溫度方面,如前所述樹脂為一放熱反應(yīng),初期必須加熱以促進(jìn)反應(yīng),外在的溫不能過高,以免內(nèi)部溫度由于熱量(Heat)堆積而過高,導(dǎo)致(cause)材料煺化。因此熟化的溫度必須同時(shí)考慮(consider)樹脂的反應(yīng)熱量(Heat)及影響(influence)熱傳的疊層厚度,不同的材料及零件厚度將導(dǎo)致不同的硬化周期。
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  在硬化周期的初期,通常須加真空于疊層中,以篩除層與層之間空隙中的空氣,而真空的效應(yīng)在樹脂(Resin)黏度(viscosity)下降(descend)開始流動(dòng)時(shí)則失效,因?yàn)榇藭r(shí)的空氣的通道因樹脂流動(dòng)而阻塞,不再能經(jīng)由真空抽出,所以真空在加壓以后及可終止。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料,通過不同的加工方法,加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。
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