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碳纤维复合材料是如何制成的?
发布时间:2022-01-08 10:46 | 浏览次数:


碳纤维复合材料由碳纤维、环氧树脂或其他材料复合制成。它们的制造方式在很大程度上取决于所需的特性和预期用途。它们可以制造为单向、双向或准各向同性,并根据需要制成不同的形状和尺寸。碳纤维复合材料的制造工艺包括纤维缠绕、拉挤成型、配套模具、树脂转移和高压釜加工。

什么是碳纤维复合材料?

碳纤维本质上是一种绞合材料。它是一种重量轻且极其耐用的材料。碳纤维复合材料的强度和刚度约为钢的 60%(密度为 20%),强度和刚度约为铝(密度为 56%)的 1.7 倍,使其成为许多部件的优良制造材料。工程师和设计师将为要求苛刻的应用选择碳纤维复合材料,因为它们具有高刚度和重量强度,而且它们允许在零件内的特定位置和方向上定制物理特性。 

碳纤维的好处

碳纤维复合材料具有多种优点。一个好处是它们比其他材料更耐用。碳纤维的其他一些好处包括:

  • 高抗拉强度

  • 高刚度重量

  • 低热膨胀

  • 高耐化学性

  • X射线半透明性

碳纤维是如何制造的

碳纤维是一种复合材料,由化学和机械过程相结合形成该过程从拉伸长纤维开始,然后将其加热到非常高的温度,不允许与氧气接触以防止它们燃烧。这会导致碳化,驱走大部分非碳原子。

然后将纤维在各种专用环境中加热到高温,导致分子之间发生化学反应,并将它们转化为碳化物,从而增强纤维的导电性并使其更坚固。该过程的细节因产品所需的特性和用途而异。一旦这个过程完成,这些纤维就可以用于从体育用品到设备和汽车零件的各种产品中。 

碳纤维复合材料制造工艺

碳复合材料有多种不同的制造工艺,包括:长丝缠绕、拉挤成型、湿法叠层、真空袋装、树脂转移和配套工具 所选择的工艺取决于应用。

绕丝

在长丝缠绕中,碳纤维缠绕在旋转的心轴上。这个过程非常适合制造具有光滑曲面的结构部件,如赛车车身和皮划艇。它还允许工程师轻松控制钢筋在成品中的放置位置。因此,碳纤维复合材料长丝缠绕的细节取决于所需的产品。

拉挤工艺

拉挤成型工艺通过将浸渍树脂的粗纱拉过加热树脂以形成特定尺寸和形状来制造碳纤维复合材料。如何制造用这种方法制造的碳纤维复合材料在很大程度上取决于所需产品的特性和用途。

湿铺、真空袋和树脂转移

在这些过程中,碳纤维布和/或单向材料,用环氧树脂润湿,放置在形状像所需零件的工具上。对于湿法铺层,多余的树脂会被机械去除,通常使用柔性刮刀或刮刀。使用真空袋装时,将袋子或薄膜放置在零件上,并通过真空去除多余的树脂。使用树脂转移,将碳纤维布和袋子组装在工具上后,通过真空将树脂转移到零件中。

结论

碳纤维复合材料是许多组件的绝佳制造材料,因为它们能够根据碳纤维在成品中的位置提供不同的物理特性。每个组件的制造方式将取决于它需要多少刚度或加固,最终,这个过程归结为所需产品的使用。

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