碳纤维复合材料加工工艺介绍

碳纤维复合材料加工工艺
一、手糊成型工艺：
在模具表面上涂抹脱模剂、胶衣，将事先裁好的碳纤维预浸布铺设在模具工作面上，在工作面上刷涂或喷射树脂胶液，达到所需要的厚度之后，成型固化、脱模、后处理。

在成型技术高度发达的今天，手糊工艺仍然具有工艺简便、投资低廉、适用面广的特点，在石油化工、储存容器、贮槽、汽车壳体等诸多领域有广泛应用。

其缺点是质地疏松、精度不高、表面粗糙、密度低，制品强度不高，并且主要依赖人工，质量不稳定，生产效率很低，难以批量化和标准化。

喷射成型工艺属于手糊成型工艺中低压成型工艺的一类，一般利用短切纤维和树脂混合，在喷枪中利用压缩空气均匀喷洒在模具表面上，达到所需厚度后，再利用手工橡胶来回刷平，最后固化成型。

为改进手糊成型工艺而创造的一种半机械化成型工艺，在生产效率方面有一定的提高，多用来制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层。

二、真空热压罐工艺：
工艺过程是将单层预浸料按预设方向铺叠成的复合材料坯料放置在热压罐内，在一定预设温度和压力下完成固化的过程。

热压罐是一种能够承受和调整温度、压力范围的专用压力容器。

坯料铺设在涂抹脱模剂的模具表面，然后依次用脱模布、吸胶毡、透气毡完全覆盖，并密封在真空袋内，再放入热压罐内。

在放入热压罐加温固化之前需要抽真空，然后在放入热压罐高温、加压、固化成型固化规则的制定与执行是保证复合材料产品质量的关键。

此种成型工艺适多用于制造整流罩、飞机舱门、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等产品。

三、层压成型工艺：
把一层层铺设的预浸料放置在上下平板模之间通过加压高温固化成型，这种工艺可以直接利用木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流动性能，进而进行改进与完善。

此种成型工艺主要用来生产不同规格、不同用途的复合材料板材。

具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定、利用批量化等特点，但是设备投资较大，成本较高。

四、缠绕成型：
缠绕成型工艺的发展已经有半个世纪，随着缠绕技术的不断更新，缠绕工艺基本已经成型，并成为金属铝复合材料重要施工工艺之一。

缠绕成型工艺主要就是通过将浸水的金属铝复合材料按照一定的规律，缠绕在芯模中。

然后通过固化脱模，最终获得制品。

缠绕成型工艺的优点有：①能够根据产品的受力情况，进行缠绕规律的设计，保障纤维强度得到充分发挥。

②比强度较高，纤维缠绕制品的压力与等体积的钢制容器来比，重量能够减轻近５０％左右。

③生产效率较高，通过采用机械化生产和自动化生产的方式，能够减少人工的参与。

④成本较低，在生产中恶意选择多种材料复合，能够降低材料成本。

⑤可靠性较高，由于实现了机械化生产的方式，能够在一定程度上降低保障产品质量的精准性。

但是
这样的工艺也具有一定的缺点：①适应性较小，只能针对外形结构能够缠绕的产品。

一般外观较为复杂的产品都不能采用这样的方式进行生产。

②投资较高，该工艺需要有缠绕机、芯模、加热炉、技术娴熟的工人等，因此，在施工方面投资较大，只有进行大规模生产的时候，才能保障经济效益。

一般用于生产筒形部件；生产效率高，成本低。

可应用在运载火箭筒体、雷达罩、机匣。

五、拉挤成型：
复合材料拉挤成型工艺的研究主要起源于２０世纪５０年代，直到７０年代，拉挤技术有了重大突破。

这种工艺主要就是利用已经浸润的纤维，在牵引力的作用下，在模具中成型，并且在炉中固化，生长出长度不受限制的符合材料。

生产效率高，自动化程度高，材料浪费率低，成本低，重复性好。

可应用在地板梁、座椅、内饰板。

热塑性先进复合材料低成本成型技术。

六、真空导入工艺：
真空导入工艺又叫VIP，在模具表面上铺设碳纤维复合材料布，然后周围
包裹真空袋，并抽出真空袋中的空气，在真空袋和模具内部形成一个负压，利用抽真空过程中产生的压力把不饱和树脂通过预铺的管路压入碳纤维层层布之中，让树脂在碳纤维布之间均匀流动，最后均匀充满整个制品层中，在高温制品固化之后，揭掉真空袋，在模具分离之后得到所需的制品。

该工艺在出现之后就有了专利记录，但真正得到普及则是近几年。

在真空环境下树脂浸润碳纤维布，在真空袋中产生的气泡较少，制品的强度更高、质量更轻，产品质量稳定性更好，而且减少了树脂的使用，仅需一面光滑的模具就能得到两面光滑的制品，而且产品厚度更好控。

一般应用于船舰工业中的方向舵、雷达屏蔽罩，风电叶片、机舱罩，汽车工业中轻量化改装件、挡风板、车厢、引擎盖等。

其中树脂转移模塑（RTM）成型树脂在压力下被注入对合模具；制件内外表面均有极好的光洁度；可得到较高的纤维体积含量（57％-60％）。

可应用在叶片、机匣。

七、模压成型：
模压成型工艺是在金属铝复合材料生产中一项既古老又能够随着时代的发展不断展现出新生命的一种成型方式。

主要就是通过将一定的碳纤维材料加入金属模具中，通过加热、加压的方式，使材料固化成型。

这种工艺的优势就在与能够实现集中化、大规模的生产，有利于专业化和自动化生产。

并且在模具内部进行施压，能够保障产品表面的光滑，表面出现分子取向的问题，能够在一定程度上保障其性能。

生产效率高，产品尺寸精度高，重复性好，表面质量好。

可应用在窗框、直升机桨叶。

八、一体化成型工艺：
一体化成型工艺是在模压成型工艺和真空导入工艺的基础上，结合两种工艺的优点而发展起来的进行一体成型、一次成型的工艺过程。

碳纤维一体化成型的概念最早由刘向博士提出，也称L iu’s(刘氏)一体成型法；一体化成型采用碳纤维布或者碳纤维预浸料，经过铺层、模压真空加热固化等步骤，一次成型的工艺过程；成型过程中，通过软件模拟与设计，采用内模具和外模具结合的方法。

采用高分子弹性内模具和不锈钢外模具结合真空模压法进行结构件一体化成型。

在一体化成型过程中，有效降低了整体结构的重量。

用一体化成型工艺、一次成型，碳纤维复合材料表面均匀性好、表面平整度较高，无明显的气泡和孔隙。

工艺应用于军工、医疗、轨道与交通、体育运动等领域有广泛的应用前景，特别是在无人机以及汽车防撞梁的领域，具有明显的应用优势。

九、3iTech感应加热工艺：
这是一种将感应器集成在模具中的新型感应加热工艺，可以在20℃-400℃的温度下加工碳纤维材料，利用热传导的原理通过温度感应器来加热模具表面。

这是由高新企业RocTool公司在Cage系统上推出的一种补充技术，采用电磁感应可以迅速加热模具，并能很好地控制局部温度。

其优势是减少了生产周期和制作成本。

但是目前该种技术尚不适合大型部件制作，而且多用于批量化产品的生产制作。