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延续纤维加强热塑性复合资料成品成型工艺简介

减少字体  减少字体 宣布日期:2019-09-25  来历:艾邦高份子  阅读次数:568
焦点提醒:延续纤维加强热塑性复合资料机能良好,作为主承力或次承力布局件具备轻质高强、可设想性、抗委靡性和布局功效一体化的特色,在
     延续纤维加强热塑性复合资料机能良好,作为主承力或次承力布局件具备轻质高强、可设想性、抗委靡性和布局功效一体化的特色,在航空航天、轨道交通、汽车等范畴具备很大的操纵潜力。
 
    而复合资料由原资料转化为布局件的关头工艺步骤便是成型工艺,延续纤维加强热塑性复合资料布局件成型工艺按照原资料的状况能够分为液体成型工艺、热塑性预浸料成型工艺和纤维稠浊工艺。
 
     此中,液体成型工艺首要包含热塑性基体树脂通报模塑( T-RTM) 工艺、原位拉挤工艺等;而热塑性预浸料成型工艺则包含热压罐工艺、模压工艺、环绕纠缠工艺等;纤维稠浊工艺是制备与加强纤维直径相称的树脂纤维,而后使两种纤维稠浊成一种复合纱,终究模压抑备成品。
 
01、模压工艺
 
    模压成型是将热塑性预浸料裁剪铺叠后,放入模具中升温加热,待升温至成型温度后,经由进程压机对预浸料铺层停止加压,固化获得终究知足请求的成品。
 
    对一些庞杂的特色、拆卸位及加强筋,操纵模压成型很难完成,是以市场上出现模压连系注塑的成型工艺,如ENGEL的Organomelt工艺、克劳斯玛菲的FiberForm工艺。
 
    克劳斯玛菲的FiberForm工艺——复合片材和单向板热成型和反面注塑工艺相连系,完成高度的功效集成,可操纵于座椅托架和靠背、仪表板支架、车门模块、正面防撞掩护拆卸、蓄电池支架等部件。2018 年克劳斯玛菲在美国奥兰多塑料展上,初次公然展现了该装备和手艺。
图 FiberForm工艺流程,图源克劳斯玛菲
 
02、拉挤工艺
 
    拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的延续纤维束、带或布等,在牵引力的感化下,经由进程挤压模具成型、固化,延续不时地出产长度不限的型材。热塑性复合资料拉挤工艺,按照预浸手艺可分为非反映拉挤成型和反映拉挤成型两大类。
 
图 两类热塑性复合资料拉挤成型工艺表示图
 
 
    法国CQFD 公司开辟了原位拉挤工艺,即纤维纱或织物在外力牵引下,浸润己内酰胺单体和激发剂后,在定型模具内成型和加热聚合,终究制成产物。该工艺成型的成品的纤维体积分数能够到达70%,纤维标的目的上拉伸模量能够到达60 GPa( 加强纤维为玻璃纤维) ,具备良好的比强度和比模量。
 
 
    这一工艺操纵于法国CQFD 公司与彼欧公司、古代汽车一起开辟的热塑性复合资料防撞梁,其主体成型接纳原位拉挤工艺,材质为延续玻璃纤维加强PA6( 商品名为C-SHOCK®) ,随后经由进程包覆注塑工艺,引入防撞梁的拆卸点,全部计划比拟金属计划减重43%( 3.7 kg) 。
图 接纳原位拉挤工艺的前保险杠防撞梁
 
 
03、环绕纠缠成型
 
    环绕纠缠成型工艺是先将浸渍树脂的延续纤维预热, 并环绕纠缠到芯模上, 在环绕纠缠的进程中延续加热, 再经由进程施加压力使预浸料熔接为一体,逐层粘合,冷却后获得响应构件成品。热塑性复合资料的环绕纠缠成型能够接纳预浸纤维或预浸带停止。
图 预浸带环绕纠缠成型
 
 
04、T-RTM工艺
 
    通报模塑( RTM) 工艺在延续纤维加强热固性复合资料的制备中操纵普遍;热固性树脂在未固化前,黏度较低,能够很轻易地进入纤维空隙并浸润纤维。而热塑性聚合物因为黏度大,很难完成RTM 工艺。
 
    克劳斯玛菲首创性地操纵聚合物单体注入模具,让单体在模具内聚合,完成了热塑性的RTM 工艺——T-RTM工艺。T-RTM工艺的道理是把浸有ε-己内酰胺活性夹杂物的半成型织物预成型,间接在模具中聚合熟化成尼龙-6。
 
    在2016 K 展上,克劳斯玛菲初次展现了操纵 T-RTM 工艺成型的Roding Roadster R1跑车的车顶外壳框架。值得注重的是: 该部件同时操纵了玻璃纤维( 红色) 和碳纤维作为加强资料,并在模具中一体拆卸了金属嵌件。
图 Roding Roadster R1跑车的车顶外壳框架 图片来自KraussMaffei官网
 
 
05、热压罐工艺
 
    热压罐成型是将单层预浸料按预约标的目的铺叠成的复合资料坯料放在热压罐内,在必然温度和压力下完成固化进程。热压罐是一种能蒙受和调控必然温度、压力规模的公用压力容器。坯料被铺放在附有脱模剂的模具外表,而后顺次用多孔防粘布(膜)、吸胶毡、透气毡笼盖,并密封于真空袋内,再放入热压罐中。
 
 
    加温固化前先将袋抽真空,撤除氛围和挥发物,而后按差别树脂的固化轨制升温、加压、固化。固化轨制的拟定与履行是保障热压罐成型制件品质的关头。该种成型工艺合用于制作飞机舱门、整流罩、机载雷达罩,支架、机翼、尾翼等产物。

图 热压罐成型工艺表示图
 
06、其余
 
    除上述工艺外,延续纤维加强热塑性聚合物基高机能复合资料还能够操纵复合浸渍-熔融堆积的3D打印工艺完成高机能庞杂布局复合资料构件的低本钱一体化疾速制作。
 
 
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