CN115635706A

CN115635706A - 一种碳纤维复合材料制件的加工方法

Info

Publication number: CN115635706A
Application number: CN202211670731.8A
Authority: CN
Inventors: 崔西峰; 张毅; 唐占文; 韩宇
Original assignee: Tianjin Aisida New Material Technology Co ltd
Current assignee: Tianjin Aisida New Material Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-01-24
Anticipated expiration: 2042-12-26
Also published as: CN115635706B

Abstract

一种碳纤维复合材料制件的加工方法，涉及碳纤维复合材料的加工领域，包括包括以下操作步骤：碳布的排版与切割‑制件表面的打磨‑制件开孔处制作定位立柱‑制件的定位‑制件表面涂底胶‑碳布的贴合包覆‑制件套袋抽真空‑真空袋的拆除‑第一层面胶的涂刷‑第二层面胶的涂刷‑第三层面胶的涂刷‑涂抹面胶后的制件打磨‑光油的涂刷‑表面抛光。本发明制件包覆碳布之前对碳布进行排版切割时，先进行样片切割与开孔，再进行碳布的铺贴，相比传统的先进行碳布的铺贴再开孔的方式，能够避免在开孔过程中对制件的开孔位置造成损伤，且铺贴碳布时，通过定位立柱对制件进行定位，并通过定位立柱对碳布的开孔位置进行限位，使得碳布的铺贴更加精准。

Description

一种碳纤维复合材料制件的加工方法

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料的加工领域，尤其是涉及一种碳纤维复合材料制件的加工方法。

背景技术

碳纤维复合材料不仅仅是单向带和编织布（连续纤维），还包括碳纤维粉体、短纤维、中长纤维、长纤维增强复合材料。粉体、短纤维、中长纤维增强的塑料，可以通过注塑工艺加工成型。长纤维、连续纤维增强复合材料通过模压、RTM等工艺成型。

碳纤维树脂基复合材料是目前应用范围最广的。连续碳纤维复合材料，最能发挥碳纤维的高强度和高模量的优势，在飞机上应用最多，汽车行业潜力最大。

目前，在将碳纤维复合材料制成的碳布包覆于带有开孔的制件表面时，一般先将碳布平铺粘连在制件上之后，再对开孔的部位进行切割挖孔与修整打磨等操作，这种方式容易在切割挖孔时对制件边缘造成损坏与误切，影响制件的质量。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种碳纤维复合材料制件的加工方法，以缓解在将碳纤维复合材料制成的碳布包覆于带有开孔的制件表面时，一般先将碳布平铺粘连在制件上之后，再对开孔的部位进行切割挖孔与修整打磨等操作，这种方式容易在切割挖孔时对制件边缘造成损坏与误切，影响制件的质量的技术问题。

为达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种碳纤维复合材料制件的加工方法，包括以下操作步骤：

S1：碳布的排版与切割，确定制件的周圈和开孔位置的结构尺寸参数，根据该结构尺寸参数进行精准排版并标记开孔位置，再通过裁剪机对排版好的碳布进行样片切割，切割出样片的周圈轮廓以及内部开孔；

S2：制件表面的打磨，对制件需要包覆碳布的表面进行打磨，打磨至制件表面光滑无毛刺，并对制件进行清洗，洗去制件表面打磨出的粉尘颗粒，并进行风干与晾晒；

S3：制件开孔处制作定位立柱，根据制件开孔的形状尺寸参数与间隙参数，确定出定位立柱的横截面形状尺寸参数，并进行定位立柱的设计与加工；

S4：制件的定位，将S3步骤中制作的定位立柱固定于操作台面上，再将制件从其开孔处沿定位立柱的顶部套设于定位立柱的底部；

S5：制件表面涂底胶，调配底胶，并将调好的底胶均匀涂刷至制件表面，用于后续碳布与制件表面的结合，底胶涂刷完成后静置1.5h；

S6：碳布的贴合包覆，将碳布从其开孔处沿定位立柱的顶端套设于定位立柱上，在定位立柱的限位下，将碳布贴合包覆于制件涂刷过底胶的表面上，并将边角位置整理工整，将包覆后的制件从定位立柱上取下，再进行简单固定；

S7：制件套袋抽真空，将S6步骤中包覆完成的制件装进真空袋中，并进行抽真空处理，抽出真空袋内的空气和水分，真空袋内形成负压，并保持静置3h；

S8：真空袋的拆除，将真空袋拆除并将制件取出，拆袋后修剪碳布周圈的多余边角；

S9：第一层面胶的涂刷，配置面胶并充分搅拌，在面胶调制好后静置10分钟进行消泡，再进行第一层面胶的均匀涂刷；

S10：第二层面胶的涂刷，第一层面胶固化后，配置面胶并充分搅拌，在面胶调制好后静置10分钟进行消泡，再进行第二层面胶的均匀涂刷；

S11：第三层面胶的涂刷，第二层面胶固化后，配置面胶并充分搅拌，在面胶调制好后静置10分钟进行消泡，再进行第三层面胶的均匀涂刷；

S12：涂抹面胶后的制件打磨，第三层面胶固化后，进行打磨，打磨制件表面凸起的面胶以及制件的边缘，并在打磨完成后进行砂光，砂光后再进行清理与擦拭；

S13：光油的涂刷，经S12打磨并清理完成后，对制件进行光油的均匀涂刷；

S14：表面抛光，在光油固化之后进行抛光，并在抛光完成后对制件进行清理与擦拭。

进一步地，定位立柱的底部设有支撑底座，支撑底座上设有制件付型面。

进一步地，面胶为环氧树脂胶。

进一步地，碳布的工艺树脂质量含量范围为42%～45%。

进一步地，对S12步骤中的制件采用600号水砂纸进行打磨，采用1000～1500号水砂纸进行砂光。

相对于现有技术，本发明所述的一种碳纤维复合材料制件的加工方法具有以下技术效果：

（1）与现有技术相比，在本技术方案中，制件包覆碳布之前对碳布进行排版切割时，先进行样片切割与开孔，再进行碳布的铺贴，相比传统的先进行碳布的铺贴，再进行开孔的方式，能够避免在开孔过程中对制件的开孔位置边缘造成损伤，且在对碳布进行铺贴时，通过定位立柱对制件进行定位，并在铺贴过程中通过定位立柱对碳布的开孔位置进行限位，使得碳布的铺贴更加精准；

（2）定位立柱底部设置支撑底座便于对定位立柱进行放置与支撑，且在支撑底座上设置付型面，在将制件套设于定位立柱的底部时，使得制件更加稳定，便于后续碳布的铺贴；

（3）面胶采用的环氧树脂胶的粘结力强、收缩性好，具有较好的稳定性不易变质，且工艺性能较好；

（4）碳布的工艺树脂质量含量范围为42%～45%时，碳布的力学性能较佳，对应的拉伸强度与压缩强度较好；

（5）S12步骤中采用水砂纸进行打磨与抛光产生的热量较小，无粉尘污染，且抗堵塞效果好。

附图说明

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明的实施例提供的一种碳纤维复合材料制件的加工方法的流程图；

图2为本发明的实施例提供的制件与定位立柱未安装时的结构示意图；

图3为本发明的实施例提供的制件与定位立柱安装后的结构示意图；

附图标记说明：

1-制件；2-定位立柱；21-支撑底座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例提供了一种碳纤维复合材料制件的加工方法，参照图1至图3，包括以下操作步骤：

S1：碳布的排版与切割，确定制件1的周圈和开孔位置的结构尺寸参数，根据该结构尺寸参数进行精准排版并标记开孔位置，再通过裁剪机对排版好的碳布进行样片切割，切割出样片的周圈轮廓以及内部开孔；

S2：制件1表面的打磨，对制件1需要包覆碳布的表面进行打磨，打磨至制件1表面光滑无毛刺，并对制件1进行清洗，洗去制件1表面打磨出的粉尘颗粒，并进行风干与晾晒；

S3：制件1开孔处制作定位立柱2，根据制件1开孔的形状尺寸参数与间隙参数，确定出定位立柱2的横截面形状尺寸参数，并进行定位立柱2的设计与加工；

S4：制件1的定位，将S3步骤中制作的定位立柱2固定于操作台面上，再将制件1从其开孔处沿定位立柱2的顶部套设于定位立柱2的底部；

S5：制件1表面涂底胶，调配底胶，并将调好的底胶均匀涂刷至制件1表面，用于后续碳布与制件1表面的结合，底胶涂刷完成后静置1.5h；

S6：碳布的贴合包覆，将碳布从其开孔处沿定位立柱2的顶端套设于定位立柱2上，在定位立柱2的限位下，将碳布贴合包覆于制件1涂刷过底胶的表面上，并将边角位置整理工整，将包覆后的制件1从定位立柱2上取下，再进行简单固定；

S7：制件1套袋抽真空，将S6步骤中包覆完成的制件1装进真空袋中，并进行抽真空处理，抽出真空袋内的空气和水分，真空袋内形成负压，并保持静置3h；在该步骤中，抽出真空袋内空气和水分，能够避免产品表面产生缺陷，且在抽真空的过程中及时检查碳布有无凸起与堆叠，如有发现及时进行调整，从而保障产品质量；

S8：真空袋的拆除，将真空袋拆除并将制件1取出，拆袋后修剪碳布周圈的多余边角；

S9：第一层面胶的涂刷，配置面胶并充分搅拌，在面胶调制好后静置10分钟进行消泡，再进行第一层面胶的均匀涂刷；在该步骤中避免涂胶太厚，从而避免在边缘产生滴挂，后续的S10与S11步骤同样避免涂胶太厚；

S12：涂抹面胶后的制件1打磨，第三层面胶固化后，进行打磨，打磨制件1表面凸起的面胶以及制件1的边缘，并在打磨完成后进行砂光，砂光后再进行清理与擦拭；

S13：光油的涂刷，经S12打磨并清理完成后，对制件1进行光油的均匀涂刷；

S14：表面抛光，在光油固化之后进行抛光，并在抛光完成后对制件1进行清理与擦拭。

与现有技术相比，在本技术方案中，制件1包覆碳布之前对碳布进行排版切割时，先进行样片切割与开孔，再进行碳布的铺贴，相比传统的先进行碳布的铺贴，再进行开孔的方式，能够避免在开孔过程中对制件1的开孔位置边缘造成损伤，且在对碳布进行铺贴时，通过定位立柱2对制件1进行定位，并在铺贴过程中通过定位立柱2对碳布的开孔位置进行限位，使得碳布的铺贴更加精准。

更优选地，定位立柱2的底部设有支撑底座21，支撑底座21上设有制件1付型面。在本技术方案中，定位立柱2底部设置支撑底座21便于对定位立柱2进行放置与支撑，且在支撑底座21上设置付型面，在将制件1套设于定位立柱2的底部时，使得制件1更加稳定，便于后续碳布的铺贴。

更优选地，面胶为环氧树脂胶。在本技术方案中，面胶采用的环氧树脂胶的粘结力强、收缩性好，具有较好的稳定性不易变质，且工艺性能较好。

更优选地，碳布的工艺树脂质量含量范围为42%～45%。在本技术方案中，碳布的工艺树脂质量含量范围为42%～45%时，碳布的力学性能较佳，对应的拉伸强度与压缩强度较好。

更优选地，对S12步骤中的制件1采用600号水砂纸进行打磨，采用1000～1500号水砂纸进行砂光。在本技术方案中，采用水砂纸进行打磨与抛光产生的热量较小，无粉尘污染，且抗堵塞效果好。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种碳纤维复合材料制件的加工方法，其特征在于：包括以下操作步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料制件的加工方法，其特征在于：所述定位立柱的底部设有支撑底座，所述支撑底座上设有制件付型面。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料制件的加工方法，其特征在于：所述面胶为环氧树脂胶。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料制件的加工方法，其特征在于：所述碳布的工艺树脂质量含量范围为42%～45%。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料制件的加工方法，其特征在于：对S12步骤中的制件采用600号水砂纸进行打磨，采用1000～1500号水砂纸进行砂光。