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碳纤维复合材料的液体成型工艺
来源:鑫达辉 | 作者:xindahuiboqian | 发布时间: 2022-05-06 | 1327 次浏览 | 分享到:
碳纤维板​复合材料是如何成型的?液体成型工艺有哪些步骤?今天我们一起了解看看以下内容。

碳纤维板复合材料是如何成型的?液体成型工艺有哪些步骤?今天我们一起了解看看以下内容。

碳纤维片材

液体成型技术是一种高性能低成本制造技术,是当前先进复合材料低成本化技术的主要发展方向。国外对于液体成型类工艺的研究开发已经往多样化、灵活性、可控性发展,大型复杂构件的成型技术已日趋成熟,而国内研究尚处于起步阶段,赶超国外先进水平迫在眉睫,对渗透率进行深入研究是其中的一个非常重要的环节。

纤维预成型体的渗透率是构件成型过程中控制渗流方式和进行充模模拟的关键参数,属于液体成型工艺基础性课题研究。通过研究渗透率与工艺参数的相互联系,解决液体成型技术因浸透不良、充模不满,造成废品率高的缺点,为液体成型流程设计和工艺生产提供依据。

一、碳纤维复合材料液体成型工艺

液体成型工艺成型过程复杂,树脂在压力作用下充满模腔,浸透纤维织物,纤维织物可看成多孔介质。渗透率是用来表征树脂流过多孔介质纤维织物的难易程度的物理量,是描述充模过程中增强材料渗透性能经常用到的重要参数。精确描述树脂在增强材料中的渗透特性,对优化模具设计、缩短产品制造周期、保证产品质量至关重要;此外,它也是液体成型工艺计算机模拟所必需的重要参数。

1、纤维增强材料的渗透率测量通常以Darcy 定律作为理论基础,由于典型的液体成型制品为薄壳体,充模过程主要取决于平面渗透率,常用的面内渗透率测量方法有单向饱和流动法和径向非饱和流动法。成型厚度较大并且形状复杂的产品时需要测量预成型体的横向渗透率甚至三维渗透率。

2、增强材料的渗透率取决于纤维织物内的微观流道形状和分布。具体的渗透率与很多因素有关,主要包括纤维体积含量的影响、预成型体结构影响、充模压力和树脂注射速度的影响、液体流动状态的影响、宏观流动和微观流动的影响、纤维复合铺层方式的影响、边缘流动效应、剪切角以及模具形状的影响等等。

3、横向渗透率表明增强材料横向渗透率随纤维体积含量V升高而下降,增强材料纤维排列越规整,对渗透率的提高贡献越大。注射压力对测量结果影响不大,只造成少许波动。对纤维织物进行剪切处理使织物横向渗透率下降。叠合铺层横向渗透率介于两种单一增强材料之间,总渗透率主要取决于渗透率较小的增强材料。

4、模具拐角的存在降低了增强材料的局部渗透率,拐角半径越小,弯曲部分的纤维织物受压缩越厉害,渗透率值越小。对于重力使树脂往低处聚集,模具设计以及注射口和排气口的位置都会改变充模时压力场的分布,若不注意,也很容易引起产品产生缺陷。

近年来液体成型工艺在航空航天、汽车工业、机械制造、船舶、建筑等领域的应用不断增加,进一步降低液体成型工艺的成本、增强可控制性,成为液体成型工艺发展的重要方向,应用计算机对液体成型工艺过程进行模拟是解决这一问题的有效途径。

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