本發(fā)明涉及碳纖維成型技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種碳纖維復(fù)合材料成型工藝。

背景技術(shù)：

碳纖維，是一種含碳量在95％以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。碳纖維具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過(guò)性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。

現(xiàn)有的碳纖維成型工藝在成型中多采用透氣氈和其他輔助材料，這些材料在添加后碳纖維會(huì)形成皺折和條紋的現(xiàn)象，影響外觀的光滑度，從而影響碳纖維的整體質(zhì)量，為此，我們發(fā)明了一種碳纖維復(fù)合材料成型工藝投入使用，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種碳纖維復(fù)合材料成型工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的傳統(tǒng)成型工藝會(huì)出現(xiàn)皺折和條紋現(xiàn)象的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種碳纖維復(fù)合材料成型工藝，包括鋪層、浸膠、加熱、固化和質(zhì)檢處理步驟，所述碳纖維復(fù)合材料成型工藝，具體包括以下步驟：

S1：鋪層：在預(yù)成型模具內(nèi)，以軸向和徑向兩種鋪層方向?qū)μ祭w維纏繞鋪設(shè)，其中碳纖維軸向與徑向的層數(shù)比為3:2；

S2：浸膠：通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維拉伸至浸膠裝置內(nèi)部，以碳纖維完全浸入浸膠裝置內(nèi)的環(huán)氧樹(shù)脂膠中為準(zhǔn)，同時(shí)牽引機(jī)構(gòu)同步運(yùn)作，繼續(xù)將碳纖維牽引，并通過(guò)刮膠輥將碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠擠出；

S3：加熱：利用加熱板將浸膠后的碳纖維加熱，隨著加熱溫度的升高，環(huán)氧樹(shù)脂膠的黏性降低，并通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維緩慢拉出；

S4：固化：對(duì)加熱后的碳纖維持續(xù)加壓，并加壓至5--8bar，維持1.2--1.5h，使其固化；

S5：質(zhì)檢處理：碳纖維在固化后會(huì)出現(xiàn)皺折和條紋現(xiàn)象，使用加壓設(shè)備再次加壓至2.8--4.2bar對(duì)復(fù)合材料疊層塊進(jìn)行壓緊。

優(yōu)選的，所述步驟S1中，預(yù)成型模具的尺寸為4--8mm寬，0.6--1.2m長(zhǎng)，3--6mm厚，模具內(nèi)腔設(shè)有耐磨層，且耐磨層外壁打磨光滑。

優(yōu)選的，所述步驟S2中，環(huán)氧樹(shù)脂膠的溫度保持在35--50℃，碳纖維在環(huán)氧樹(shù)脂膠中浸潤(rùn)時(shí)間10--15min，刮膠輥的壓力為2--5bar。

優(yōu)選的，所述步驟S3中，加熱溫度140--180℃，加熱30--40min后停止加熱，牽引機(jī)構(gòu)的拉擠速度為3--8m/min。

優(yōu)選的，所述步驟S4中，固化過(guò)程在熱壓罐中進(jìn)行，熱壓罐采用不銹鋼焊接，其內(nèi)部承壓1.5--3MPa。

優(yōu)選的，所述步驟S5中，對(duì)固化后的碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠加熱至40--60℃，使多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠再次融化，并利用刮膠鏟將其鏟除。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明成型工藝簡(jiǎn)單、高效，碳纖維的原材料能夠得到充分使用，不會(huì)造成材料的浪費(fèi)，提高生產(chǎn)效率，碳纖維產(chǎn)品合格率高，使用熱壓罐進(jìn)行固化，能夠有效的消除透氣氈和其他輔助材料在收縮時(shí)形成的條紋，并能保證材料在固化后表面光滑，無(wú)皺折，更好的提高產(chǎn)品質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

一種碳纖維復(fù)合材料成型工藝，包括鋪層、浸膠、加熱、固化和質(zhì)檢處理步驟，所述碳纖維復(fù)合材料成型工藝，具體包括以下步驟：

S1：鋪層：在預(yù)成型模具內(nèi)，以軸向和徑向兩種鋪層方向?qū)μ祭w維纏繞鋪設(shè)，其中碳纖維軸向與徑向的層數(shù)比為3:2，預(yù)成型模具的尺寸為4mm寬，0.6m長(zhǎng)，3mm厚，模具內(nèi)腔設(shè)有耐磨層，且耐磨層外壁打磨光滑；

S2：浸膠：通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維拉伸至浸膠裝置內(nèi)部，以碳纖維完全浸入浸膠裝置內(nèi)的環(huán)氧樹(shù)脂膠中為準(zhǔn)，同時(shí)牽引機(jī)構(gòu)同步運(yùn)作，繼續(xù)將碳纖維牽引，并通過(guò)刮膠輥將碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠擠出，環(huán)氧樹(shù)脂膠的溫度保持在35℃，碳纖維在環(huán)氧樹(shù)脂膠中浸潤(rùn)時(shí)間10min，刮膠輥的壓力為2bar；

S3：加熱：利用加熱板將浸膠后的碳纖維加熱，隨著加熱溫度的升高，環(huán)氧樹(shù)脂膠的黏性降低，并通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維緩慢拉出，加熱溫度140℃，加熱30min后停止加熱，牽引機(jī)構(gòu)的拉擠速度為3m/min；

S4：固化：對(duì)加熱后的碳纖維持續(xù)加壓，并加壓至5bar，維持1.2h，使其固化，固化過(guò)程在熱壓罐中進(jìn)行，熱壓罐采用不銹鋼焊接，其內(nèi)部承壓1.5MPa；

S5：質(zhì)檢處理：碳纖維在固化后會(huì)出現(xiàn)皺折和條紋現(xiàn)象，使用加壓設(shè)備再次加壓至2.8bar對(duì)復(fù)合材料疊層塊進(jìn)行壓緊，對(duì)固化后的碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠加熱至40℃，使多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠再次融化，并利用刮膠鏟將其鏟除。

實(shí)施例二

一種碳纖維復(fù)合材料成型工藝，包括鋪層、浸膠、加熱、固化和質(zhì)檢處理步驟，所述碳纖維復(fù)合材料成型工藝，具體包括以下步驟：

S1：鋪層：在預(yù)成型模具內(nèi)，以軸向和徑向兩種鋪層方向?qū)μ祭w維纏繞鋪設(shè)，其中碳纖維軸向與徑向的層數(shù)比為3:2，預(yù)成型模具的尺寸為5mm寬，0.8m長(zhǎng)，4mm厚，模具內(nèi)腔設(shè)有耐磨層，且耐磨層外壁打磨光滑；

S2：浸膠：通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維拉伸至浸膠裝置內(nèi)部，以碳纖維完全浸入浸膠裝置內(nèi)的環(huán)氧樹(shù)脂膠中為準(zhǔn)，同時(shí)牽引機(jī)構(gòu)同步運(yùn)作，繼續(xù)將碳纖維牽引，并通過(guò)刮膠輥將碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠擠出，環(huán)氧樹(shù)脂膠的溫度保持在40℃，碳纖維在環(huán)氧樹(shù)脂膠中浸潤(rùn)時(shí)間12min，刮膠輥的壓力為3bar；

S3：加熱：利用加熱板將浸膠后的碳纖維加熱，隨著加熱溫度的升高，環(huán)氧樹(shù)脂膠的黏性降低，并通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維緩慢拉出，加熱溫度150℃，加熱34min后停止加熱，牽引機(jī)構(gòu)的拉擠速度為4m/min；

S4：固化：對(duì)加熱后的碳纖維持續(xù)加壓，并加壓至6bar，維持1.3h，使其固化，固化過(guò)程在熱壓罐中進(jìn)行，熱壓罐采用不銹鋼焊接，其內(nèi)部承壓2MPa；

S5：質(zhì)檢處理：碳纖維在固化后會(huì)出現(xiàn)皺折和條紋現(xiàn)象，使用加壓設(shè)備再次加壓至3.4bar對(duì)復(fù)合材料疊層塊進(jìn)行壓緊，對(duì)固化后的碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠加熱至45℃，使多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠再次融化，并利用刮膠鏟將其鏟除。

實(shí)施例三

一種碳纖維復(fù)合材料成型工藝，包括鋪層、浸膠、加熱、固化和質(zhì)檢處理步驟，所述碳纖維復(fù)合材料成型工藝，具體包括以下步驟：

S1：鋪層：在預(yù)成型模具內(nèi)，以軸向和徑向兩種鋪層方向?qū)μ祭w維纏繞鋪設(shè)，其中碳纖維軸向與徑向的層數(shù)比為3:2，預(yù)成型模具的尺寸為8mm寬，1.2m長(zhǎng)，6mm厚，模具內(nèi)腔設(shè)有耐磨層，且耐磨層外壁打磨光滑；

S2：浸膠：通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維拉伸至浸膠裝置內(nèi)部，以碳纖維完全浸入浸膠裝置內(nèi)的環(huán)氧樹(shù)脂膠中為準(zhǔn)，同時(shí)牽引機(jī)構(gòu)同步運(yùn)作，繼續(xù)將碳纖維牽引，并通過(guò)刮膠輥將碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠擠出，環(huán)氧樹(shù)脂膠的溫度保持在50℃，碳纖維在環(huán)氧樹(shù)脂膠中浸潤(rùn)時(shí)間15min，刮膠輥的壓力為5bar；

S3：加熱：利用加熱板將浸膠后的碳纖維加熱，隨著加熱溫度的升高，環(huán)氧樹(shù)脂膠的黏性降低，并通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維緩慢拉出，加熱溫度180℃，加熱40min后停止加熱，牽引機(jī)構(gòu)的拉擠速度為8m/min；

S4：固化：對(duì)加熱后的碳纖維持續(xù)加壓，并加壓至8bar，維持1.5h，使其固化，固化過(guò)程在熱壓罐中進(jìn)行，熱壓罐采用不銹鋼焊接，其內(nèi)部承壓3MPa；

S5：質(zhì)檢處理：碳纖維在固化后會(huì)出現(xiàn)皺折和條紋現(xiàn)象，使用加壓設(shè)備再次加壓至4.2bar對(duì)復(fù)合材料疊層塊進(jìn)行壓緊，對(duì)固化后的碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠加熱至60℃，使多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠再次融化，并利用刮膠鏟將其鏟除。

綜合以上實(shí)施例所述，本發(fā)明提供的一種碳纖維復(fù)合材料成型工藝的最佳實(shí)施例為：一種碳纖維復(fù)合材料成型工藝，包括鋪層、浸膠、加熱、固化和質(zhì)檢處理步驟，所述碳纖維復(fù)合材料成型工藝，具體包括以下步驟：

S1：鋪層：在預(yù)成型模具內(nèi)，以軸向和徑向兩種鋪層方向?qū)μ祭w維纏繞鋪設(shè)，其中碳纖維軸向與徑向的層數(shù)比為3:2，預(yù)成型模具的尺寸為7mm寬，1m長(zhǎng)，5mm厚，模具內(nèi)腔設(shè)有耐磨層，且耐磨層外壁打磨光滑；

S2：浸膠：通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維拉伸至浸膠裝置內(nèi)部，以碳纖維完全浸入浸膠裝置內(nèi)的環(huán)氧樹(shù)脂膠中為準(zhǔn)，同時(shí)牽引機(jī)構(gòu)同步運(yùn)作，繼續(xù)將碳纖維牽引，并通過(guò)刮膠輥將碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠擠出，環(huán)氧樹(shù)脂膠的溫度保持在45℃，碳纖維在環(huán)氧樹(shù)脂膠中浸潤(rùn)時(shí)間14min，刮膠輥的壓力為4bar；

S3：加熱：利用加熱板將浸膠后的碳纖維加熱，隨著加熱溫度的升高，環(huán)氧樹(shù)脂膠的黏性降低，并通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)將碳纖維緩慢拉出，加熱溫度160℃，加熱38min后停止加熱，牽引機(jī)構(gòu)的拉擠速度為5m/min；

S4：固化：對(duì)加熱后的碳纖維持續(xù)加壓，并加壓至7bar，維持1.4h，使其固化，固化過(guò)程在熱壓罐中進(jìn)行，熱壓罐采用不銹鋼焊接，其內(nèi)部承壓2.5MPa；

S5：質(zhì)檢處理：碳纖維在固化后會(huì)出現(xiàn)皺折和條紋現(xiàn)象，使用加壓設(shè)備再次加壓至3.8bar對(duì)復(fù)合材料疊層塊進(jìn)行壓緊，對(duì)固化后的碳纖維表面多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠加熱至55℃，使多余的環(huán)氧樹(shù)脂膠再次融化，并利用刮膠鏟將其鏟除。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。