1、碳纤维车身制作CARBON FIBE制作工艺简介CARBON FIBER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
2、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勺又称为超高强型;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
3、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,
4、 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
5、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。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。
6、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“ Dumm”y ,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
7、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。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
8、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 100mm7.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 1 2小时后,再行涂刷粘结剂粘贴下一层。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)第二,铺进口碳纤布。第三,薄刷进口优质树脂。第四.刷进口表面粘。第五铺进口纤维粘,并刷进口树脂粘紧。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。第八,精细打磨抛光。
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