CARBON-FIBER制作工艺

1CARBONFIBER制作工艺简介CARBONFIBER指含碳量高于90％的无机高分子纤维，由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90%以上的纤维。其中含碳量高于99％的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈基碳纤维。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。目前用于制作车身结构的制造工艺主要有以下三种：1、预浸料袋压/热压罐(Autoclave)该工艺是将纤维预先被树脂浸润，制成半固化态材料，过程中纤维和树脂含量是可控的，采用手工积层，干法操作，易于施工，环境友好。成型制品表面精度高，孔隙率低，品质高，由于采用热压罐加压固化，层间结合紧密，机械强度优。目前是应用最广泛的工艺，是高端复合材料必备工艺，其材料需要低温运输和储存。工艺流程：根据铺层设计和工艺规范在模具上手工逐层干法铺贴；制袋密封，使其内部处于真空并产生负压，消除气泡；送入热压罐，在一定的温度、压力、时间下固化成型。2、树脂传递模塑(RTM)该工艺是将纤维经预成型，预编织处理，纤维铺放可设计，制品受力合理。预成型纤维体预先铺放在模具型腔内，合模后通过设备用压力将树脂注入模腔，浸润纤维，固化成型，闭模操作，不污染环境，采用多模，多工位机械注射模式，生产效率高。需要树脂灌注设备及多套模具，适于中等至大批量生产方式，制品双面光，尺寸精度高，可做结构复杂零件及镶件。3、真空灌注/固化炉(Infusion)在该工艺中，树脂在真空负压的作用下，被吸入型腔，浸润纤维，比手糊树脂用量可减少20%，可精确控制制品的含胶量，产品性能得到改善,如无气泡,孔隙率降低，力学性能得到保证,厚度均匀,重量轻等。均匀施压,产品性能一致，加快积层速率,提高生产效率，特别适于制作底盘，顶板，门板，发罩等部件。产品在封闭状态下成型,减少挥发物对人体的伤害，降低劳动量及劳动强度。2手工制作的大概步骤：1·翻模。将原装品拆下，绕开连接件，在漆面上打薄车蜡，用玻璃纤维覆盖，以聚酯树脂刷匀，第一层要格外的当心赶走所有气泡确保张贴紧密，边缘的地方要谨慎处理成直角，否则无法脱模，然后进行多层覆盖，一般来说玻璃纤维布3层就够，玻璃短切纤维保证3毫米左右厚度。放在户外避阴处等待干燥。2·修模。36小时干燥后轻轻敲打揭开，用橡皮铲、橡皮锤谨慎分离。分离后对模具内表面进行抛光，边角用树脂对缺陷进行修型。3·制模。边角处理，用角磨机等设备将边缘内卷的部分谨慎磨成直角，为了便于成品脱模。模具有较大气泡、缺陷的地方用补土找齐，抛光。要成品上开孔的地方，用手工制作成型的木模翻制树脂“Dummy”，就是用木头渣和树脂混合而成的东西另外制作一个模具，粘贴在模具上。要注意在这个步骤，今后成品的连接件结合部位要制作出来。4·制作。固定模具，模具内表面用脱模剂喷涂3次，或用脱模蜡薄打。用碳纤维布覆盖在模具内表面，然后快速用聚酯树脂刷均匀，并赶走所有气泡，用橡皮滚子、金属滚子反复压挤。3小时后树脂层形成胶状后，覆盖上碳纤维或玻璃纤维，继续刷树脂。厚度达到要求后，放在户外避阴处晒干。5·脱模。脱模后，成品表面用抛光机3次抛光，用切割装置将预开孔位置进行手工开孔切割，并对切口用800号砂纸磨光。将成品与原装品进行尺寸比对，稍有差异，模具和成品即告报废。6·后期制作。将金属连接件、固定件、螺栓等零件结合到成品上，成功。需要注意的地方：1.人必须全程带口罩和眼镜，穿工作服。2.树脂不能用高温固化的环氧树脂，要用常温固化的聚酯树脂，此材料易燃，但不需要高温固化设备。环氧树脂的种类很多，性能对模型的要求都够了，但固化剂须斟酌，特性相差较大，另外要配上稀释剂用，不然粘稠度太大，刷在碳纤维上会带出很多毛刺，甚至跟你的刷子和成团。另外一次配树脂不要太多，不然树脂固化的过程会产生大量的热，加速自身固化。3.脱模剂有毒，当心。4.碳纤维布一般最宽1米，制作大型材料时，注意接缝纹理。5.干燥不宜在太阳下直晒，否则固化后尺寸会有变化。6.滚压碳纤布必须从一端向另一端滚压，不宜在一个部位反复滚压揉搓，滚压中让胶渗透纤维布，做到浸润饱满。碳纤维布需要搭接时，必须满足规范要求≥100mm。7.按设计规定尺寸剪裁碳纤布，切记必须满足设计尺寸，严禁斜切碳纤布，并防出现拉丝现象。8.多层粘贴时，应在碳纤维织物表面指触干燥后立即进行下一层的粘贴。如超过40分钟，则应等12小时后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。3制作实例：图看碳纤维材料扰流器制作过程(说简单点就是织布)第一，在模具上面刷质量上乘的进口胶衣（图以树脂纤维模具为例）4第二，铺进口碳纤布。第三，薄刷进口优质树脂。5第四，刷进口表面粘。第五，铺进口纤维粘，并刷进口树脂粘紧。6第六，等待晾干，并经过脱模，合模，最终成型车尾扰流器雏形。第七，细心剔除包围内的瑕疵。7第八，精细打磨抛光。图看碳纤维材料音响箱制造碳纤维箱体从模具开始，模具实际上是箱体的三维“底片”。此类模具由硬质材料制成，用于成形部件的表面上覆有脱模剂。然后通过手工或计算机化的切割系统将碳纤维板材切成合适尺寸。计算机化的切割系统可以优化部件的布局，尽量减少废料。碳纤维板材浸有粘接剂，加热后粘接剂可流过碳纤维的组织。当粘接剂呈液态时，可以湿润模具的表面。一旦冷却，粘接剂便会硬化，使碳纤维保持模具的形状。这样制成的部件表面具有一定的光洁度，因为粘接剂和光洁度水平取决于模具的表面质量；模具表面越光滑，部件表面光洁度越高。8制造碳纤维箱体从模具开始在构建任何碳纤维部件时，可使用许多层方向各不相同的碳纤维薄片。在切割好所有薄片后，将其组合为套件并手工放入模具中。随后即可剪裁掉任何多余的碳纤维。当所有碳纤维层放入模具后，在整个部件上放置一个真空袋。随后将空气吸出真空袋，以将碳纤维挤入模具中。以将碳纤维挤入模具中然后将部件转移到高压釜中，高压釜就象高压锅一样，内部产生高温高压。加热过程中也可以将使用真空袋包住的部件放入真空泵中。这样可除去碳纤维部件中的所有气体，同时蒸煮或固化箱体。这样即可为扬声器的外形制成固化的外壳这样即可为扬声器的外形制成固化的外壳。然后将芯料（这里是巴沙木）装入外壳的内表面中，再重复整个装袋和固化过程。然后再在巴沙木芯表面添加碳纤维外壳，形成夹心结构。9KEF未来音色实物音箱箱体采用了巴沙木内芯和树脂浸渍的编织碳纤维外壳：这是一种用在飞机、专业冲浪板和某些顶级性能汽车上的复合材料，融合了超轻和坚硬的特点于一身。巴沙木的低密度、高强度和粗纹理特点提供了出色的防震性能；而箱体的抛物线外型亦大幅度增强了硬度。参考网址：://://press.idoican.com.cn/detail/articles/20100224637072/://sound.zol.com.cn/152/1529257.html