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碳纖維複合材料是如何制成的?
发布时间:2022-01-08 10:46 | 浏览次数:


碳纖維複合材料由碳纖維、環氧樹脂或其他材料複合制成。它們的制造方式在很大程度上取決于所需的特性和預期用途。它們可以制造爲單向、雙向或准各向同性,並根據需要制成不同的形狀和尺寸。碳纖維複合材料的制造工藝包括纖維纏繞、拉擠成型、配套模具、樹脂轉移和高壓釜加工。

什麽是碳纖維複合材料?

碳纖維本質上是一種絞合材料。它是一種重量輕且極其耐用的材料。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。工程師和設計師將爲要求苛刻的應用選擇碳纖維複合材料,因爲它們具有高剛度和重量強度,而且它們允許在零件內的特定位置和方向上定制物理特性。 

碳纖維的好處

碳纖維複合材料具有多種優點。一個好處是它們比其他材料更耐用。碳纖維的其他一些好處包括:

  • 高抗拉強度

  • 高剛度重量

  • 低熱膨脹

  • 高耐化學性

  • X射線半透明性

碳纖維是如何制造的

碳纖維是一種複合材料,由化學和機械過程相結合形成該過程從拉伸長纖維開始,然後將其加熱到非常高的溫度,不允許與氧氣接觸以防止它們燃燒。這會導致碳化,驅走大部分非碳原子。

然後將纖維在各種專用環境中加熱到高溫,導致分子之間發生化學反應,並將它們轉化爲碳化物,從而增強纖維的導電性並使其更堅固。該過程的細節因産品所需的特性和用途而異。一旦這個過程完成,這些纖維就可以用于從體育用品到設備和汽車零件的各種産品中。 

碳纖維複合材料制造工藝

碳複合材料有多種不同的制造工藝,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。

繞絲

在長絲纏繞中,碳纖維纏繞在旋轉的心軸上。這個過程非常適合制造具有光滑曲面的結構部件,如賽車車身和皮劃艇。它還允許工程師輕松控制鋼筋在成品中的放置位置。因此,碳纖維複合材料長絲纏繞的細節取決于所需的産品。

拉擠工藝

拉擠成型工藝通過將浸漬樹脂的粗紗拉過加熱樹脂以形成特定尺寸和形狀來制造碳纖維複合材料。如何制造用這種方法制造的碳纖維複合材料在很大程度上取決于所需産品的特性和用途。

濕鋪、真空袋和樹脂轉移

在這些過程中,碳纖維布和/或單向材料,用環氧樹脂潤濕,放置在形狀像所需零件的工具上。對于濕法鋪層,多余的樹脂會被機械去除,通常使用柔性刮刀或刮刀。使用真空袋裝時,將袋子或薄膜放置在零件上,並通過真空去除多余的樹脂。使用樹脂轉移,將碳纖維布和袋子組裝在工具上後,通過真空將樹脂轉移到零件中。

結論

碳纖維複合材料是許多組件的絕佳制造材料,因爲它們能夠根據碳纖維在成品中的位置提供不同的物理特性。每個組件的制造方式將取決于它需要多少剛度或加固,最終,這個過程歸結爲所需産品的使用。

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