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碳纖維複合材料在熱壓罐成型有哪些決定性的因素?

時間:2020-03-19 來源:江蘇博實碳纖維 點擊:176

熱壓罐成型技術是塑料加工中較為簡單且普遍的一種加工方式,同時也是碳纖維增強樹脂基複合材料的主要成型方式。具有成型製件性能高和質量穩定等優點,但在實際應用中,還存在一些需要改進的地方,如設備投資大、製作成本高、能耗高等。所以,如何實現熱壓罐成型技術高效率低成本已經成為碳纖維增強樹脂基複合材料加工過程中的一個重要問題。

先了解一下碳纖維複合材料的熱壓罐成型過程。首先,將已經準備好的模具放入熱壓罐中,將預浸料鋪裝在框架式模具上,再用真空袋將其蓋上,並且與模具四周密封;然後,將已加熱的高壓氣體通過空氣泵不斷地向熱壓罐內注入,真空袋內部不斷有氣體被排出,從而形成一定的壓力對預浸料進行施壓工作,受壓的預浸料會將自身承受的壓力傳遞到模具型麵上,表麵形成對模具的壓力載荷。

熱壓罐


經過加熱的氣體會經過真空袋上表麵給預浸料加熱,其產生的熱量會通過真空袋和模具下表麵傳遞給預浸料。隨著溫度的不斷增加,預浸料會形成一定程度的固化,帶到溫度上升到一定程度,預浸料會形成製件,這就是碳纖維製品的熱壓罐成型的整個流程。

在熱壓罐成型中,最常見的就是模具變形引起的尺寸偏差,模具變形的原因主要有兩個。一是製作過程中由於真空袋內部氣體不斷被抽空產生的壓力引起的模具受壓彈性變形,另一方麵則是模具在受熱後引起的膨脹形變,兩個原因結合起來就會造成碳纖維產品尺寸的偏差與形狀的翹曲。在這兩個原因中,對模具變形大小起決定性作用的主要是工藝參數和模具的剛度。

其中,由於受樹脂固化工藝曲線的限製,如果希望有效地減少碳纖維製品變形和翹曲的程度,關鍵在於模具合理的剛度設計以及對模具型麵的事先調整。但同時要注意的是,雖然增加模具的剛度能夠有效地對抗壓力帶來的負載變形,但是對抗高溫所引起的膨脹並沒有明顯的改善。因此,想要獲得高精度質量高的碳纖維產品,最關鍵的因素是合適的模具型麵的調整。

碳纖維圓管


所以在設計模具的尺寸和形狀的時候,一定要根據模具的具體特點來進行合理的設計。一般來說,可以用有限單元模擬的方法對其變形情況進行初步預測,結合預測的結果,再應用反變形法對模具的變形情況進行合理的改正,以保證碳纖維產品在經過成型變形後能夠達到預期的形狀要求。由於框架式模具結構本身具有相似性,並且模具變形的機理也基本一致,因此,可以將這種改善的方法廣泛應用到各個碳纖維製品的製作過程當中。並且可以建立相應的模具結構,選擇工藝參數以及合適的模型進行存儲。等運用到實力中可以達到優化模擬參數,減小誤差,從而提高模具設計的準確性了。

綜上所述,碳纖維複合材料的製作要求的提升,對熱壓罐成型技術也要求不斷的更新和優化。工程師應該在對熱壓罐成型技術初步了解的基礎上,對碳纖維增強樹脂基複合材料熱壓罐生產所用的設備能力參數、工藝生產過程參數以及工裝模具信息進行數字化描述,形成一套相關的知識管理框架。這套框架能夠提高碳纖維產品的質量提升,並且可以從本質上促進我國碳纖維產業的不斷發展。

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