CN108145991A - 一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺 - Google Patents

一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺 Download PDF

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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
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Abstract

本发明提供了 一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺。其步骤为数控加工聚苯材料构件，数控切割碳纤维布，将切割后的碳纤维布沿聚苯材料构件内外表面一次性完整喷胶铺设，再铺设脱模布、导流网、抽真空膜、导流管、密封胶条等抽真空工艺辅料，抽真空当达到负0.09MPa后导入环氧树脂，固化后去除工艺辅料得到制备品，最后做表面处理。上述工艺解决了无模具真空导流、结构复杂的碳纤维制品内外一次成型难题的同时，保证了强度的情况下使其重量减轻30‑40%。

Description

一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种碳纤维成型的制备工艺，特别涉及 一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺。
背景技术
碳纤维作为一种新型材料，其最大优点在于质轻、高强、高模、低密度、耐高温、抗腐蚀等，有“新材料之王”的美誉。碳纤维是军民两用新材料，其应用研究非常广泛，包括在航天、航空、电子等尖端技术以及其它部门。但是在实际制作过程中，又受到很多限制。
目前的制作方法中模压法比较常见，但是模具制造复杂，投资较大，而且无法填入填充物来实现三种及三种以上材料复合，即无法在增加强度的同时减轻重量。另外模压法只能达到模具的一面为光滑面。另一种手工包覆法，精度不高、制品强度差，并且主要依赖人工，质量不稳定，生产效率很低，难以批量化和标准化。而一些结构复杂，曲面复杂、不规则几何形状等难以制作模具的结构件，既对强度有要求又对重量有要求，更是无法通过传统工艺来实现，表现在航空航天领域更为突出。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在不足，提供一种新的碳纤维成型制备工艺，解决了无模具真空导流、结构复杂的碳纤维制品内外一次成型的难题的同时，保证了强度的情况下使其重量减轻30-40%。
本发明的目的是这样实现的。
一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺，其步骤为：
步骤1、根据制备品结构、强度、曲面要求，加工聚苯材料构件；
步骤2、根据聚苯材料构件剖面结构，内外表面的分割要求，切割碳纤维布；
步骤3、将完成切割的碳纤维布，按分割区域沿聚苯材料构件内外表面一次性完整喷胶铺设；
步骤4、根据制备品强度的要求，步骤3重复操作2至4次；
步骤5、依次铺设脱模布、导流网、 抽真空膜、导流管、密封胶条等抽真空工艺辅料；
步骤6、进行抽真空处理，并检查气密性以确保没有漏点；
步骤7、真空度达到负0.09MPa-0.1MPa时，导入环氧树脂；
步骤8、固化后拆除抽真空膜、导流网、脱模布、导流管等便完成了制备品结构；
步骤9、对成型的制备品进行表面处理。
进一步地，所述聚苯材料构件密度为0.018-0.03克/立方厘米。
进一步地，所述加工聚苯材料构件的方式为数控加工，所述切割碳纤维布的方式为数控切割。
进一步地，导入环氧树脂与固化剂比例为 3:1。
进一步地，固化时长为常温下12小时或加热温度80度固化时长为4小时。
进一步地，根据制备品连接部位强度、需螺纹连接部位的要求，在需要相应位置预埋金属预埋件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明通过三种材料复合，使得复合材料制备品在各个方向都保证了强度的同时使其重量减轻30-40%。
（2）本发明可在无法制造满足结构（如复杂曲面，复杂几何结构）及表面要求的模具的条件下，完成碳纤维复合材料成型，既解决了无法成型的问题同时也降低开发成本，开发周期。
（3）本发明使制备品一次性内外完整成型，无需制备品分型切割后进行粘合成型，保证了制备品的完整性和强度。
（4）本发明可在无模具条件下实施抽真空导流，从而保证了复合材料间的复合度。
（5）本发明解决了复合材料重量、强度、无模具抽真空及一次性内外完整成型之间的矛盾，提供了复合材料一种新的成型工艺。
（6）本发明解决了传统复合材料成型工艺解决不了的问题,填补了传统成型工艺的空白，有很好的应用前景，尤其在航空航天领域应用。
具体实施
本发明实施例通过提供 一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺，解决了无模具真空导流、结构复杂的碳纤维制品内外一次成型的难题，在保证了强度的同时使其重量减轻30-40%，填补了传统成型工艺的空白。
本发明的具体实施步骤是：
步骤1、根据制备品结构、强度、曲面要求，采用CAD软件设计，数控加工聚苯材料构件。如制备品连接部位有强度要求，或需螺纹连接部位，需在相应位置预埋金属预埋件。
步骤2、根据设计要求选择碳纤维布，并根据聚苯材料构件剖面结构、内外表面的分割要求数控切割碳纤维布。
步骤3、将完成切割的碳纤维布与聚苯材料构件做复合，按分割区域沿聚苯材料构件内外表面一次性完整喷胶铺设。这样复合强度增强，而且减轻了重量。
步骤4、根据制备品强度的要求，可重复操作2至4次步骤3。
步骤5、脱模布铺在复合件上，导流网铺设在脱模布上，最后铺设抽真空膜。进胶口、导流管、密封胶条等抽真空工艺辅料铺设好，在合上真空膜之前，仔细考虑管路的走向，否则有的地方树脂将无法浸润到。
步骤6、铺好后，夹紧各进树脂管，对整个体系进行抽真空处理，并检查气密性以确保没有漏点。倘若有漏点存在，树脂导入时，空气会进入到体系中，气泡会在漏点向其他地方渗入，有可能导致制备品报废。
步骤7、当真空度达到负0.09MPa时，导入环氧树脂，本实例中导入环氧树脂与固化剂比例为3:1。把进胶口插入配好的树脂桶中，依次打开夹子，树脂由螺旋导流管向上抽送，时刻注意观察树脂桶的量，做好及时补充，树脂加入量确保恰好可充满整个制备品。有条件的话，可以放入抽真空电烘箱内进行抽真空高温快速固化。常温下固化时间为12小时，当温度为80度固化时间为4小时。
步骤8、固化成型后，依次拆除抽真空膜、导流网、脱模布、导流管等，便得到了制备品。
步骤9、对成型后的制备品进行表面处理。这样一个完整的制备品就完成了。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过三种材料复合，使得复合材料制备品在各个方向都保证了强度的同时使其重量减轻30-40%。
（2）本发明可在无法制造满足结构（如复杂曲面，复杂几何结构）及表面要求的模具的条件下，完成碳纤维复合材料成型，既解决了无法成型的问题同时也降低开发成本，开发周期。
（3）本发明使制备品一次性内外完整成型，无需制备品分型切割后进行粘合成型，保证了制备品的完整性和强度。
（4）本发明可在无模具条件下实施抽真空导流，从而保证了复合材料间的复合度。
（5）本发明解决了复合材料重量、强度、无模具抽真空及一次性内外完整成型之间的矛盾，提供了复合材料一种新的成型工艺。
（6）本发明解决了传统复合材料成型工艺解决不了的问题,填补了传统成型工艺的空白，有很好的应用前景，尤其在航空航天领域应用。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺，其特征在于步骤如下：
步骤1、根据制备品结构、强度、曲面要求，加工聚苯材料构件；
步骤2、根据聚苯材料构件剖面结构、内外表面的分割要求，切割碳纤维布；
步骤3、将完成切割的碳纤维布，按分割区域沿聚苯材料构件内外表面一次性完整喷胶铺设；
步骤4、根据制备品强度的要求，步骤3重复操作2至4次；
步骤5、依次铺设脱模布、导流网、抽真空膜、导流管、密封胶条等抽真空工艺辅料；
步骤6、进行抽真空处理，并检查气密性以确保没有漏点；
步骤7、真空度达到负0.09MPa-0.1MPa时，导入环氧树脂；
步骤8、固化后拆除抽真空膜、导流网、脱模布、导流管等便完成了制备品结构。
2.根据权利要求1所述一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺，其特征在于：步骤9、对成型的制备品进行表面处理。
3.根据权利要求1所述一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺，其特征在于：所述聚苯材料构件密度为0.018-0.03克/立方厘米。
4.根据权利要求1所述一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺，其特征在于：所述加工聚苯材料构件的方式为数控加工，所述切割碳纤维布的方式为数控切割。
5.根据权利要求1所述一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺，其特征在于：所述导入环氧树脂与固化剂比例为 3:1。
6.根据权利要求1所述一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺，其特征在于：所述固化时长为常温下12小时或加热温度80度固化时长为4小时。
7.根据权利要求1所述一种碳纤维无模具真空导流的制备工艺，其特征在于：根据制备品连接部位强度、需螺纹连接部位的要求，在需要相应位置预埋金属预埋件。
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