熱塑性碳纖維復合材料的制備難度較高，不僅要選擇能夠提高纖維與基體界面強度的上漿劑，而且還要選擇合理的制備工藝。目前業(yè)內主流的工藝有熔融浸漬法、泥漿法等。無(wú)論是哪一種工藝，其中牽扯到的設備、技術(shù)和經(jīng)驗要求較熱固性碳纖維都更具難度一些。

 

連續碳纖維熱塑性復合材料的加工技術(shù)總結

      

       但考慮到熱塑性碳纖維復合材料具備的各種性能優(yōu)勢，只要科技水平勉強可以達到制備標準，相信再困難再繁復，也會(huì )有眾多的學(xué)者和機構爭相嘗試，一旦突破，就可能成為材料界的一個(gè)傳奇。

 

       熱塑性碳纖維復合材料中，以連續碳纖維增強熱塑性高分子復合材料的性能最優(yōu)，連續形態(tài)的碳纖維更好的繼承了碳纖維的各項機械性能，因此業(yè)內多種實(shí)驗和嘗試，大部分集中于此。

 

       連續碳纖維熱塑性復合材料可加工成外形各異但強度極高的工業(yè)零部件，可以為航空航天、軌道交通、尖端醫療等領(lǐng)域的科技探索提供強大的助力。想要將連續碳纖維熱塑性復合材料加工成需要的產(chǎn)品，需要深刻了解該型復合材料的性能優(yōu)劣，以此歸納出可行的加工方式。

 

連續碳纖維熱塑性復合材料的加工技術(shù)總結

 

       連續碳纖維熱塑性復合材料可進(jìn)行熱壓成型加工

 

       由于熱塑性高分子的熔融與凝固過(guò)程僅涉及物理變化，無(wú)需經(jīng)過(guò)化學(xué)反應固化，這使熱塑性復合材料不僅可以采用熱固性復合材料的加工方式，同時(shí)也具備快速加工的可能。除了基礎的熱壓成型外，熱塑性碳纖維復合材料還可以使用沖壓成型的加工方式。

 

    1、熱壓成型：熱塑性復合材料的熱壓成型是將預浸料在模具中鋪覆后，經(jīng)加溫加壓成型的技術(shù)，熱壓成型操作簡(jiǎn)單、質(zhì)量穩定，是最為普遍適用的熱塑性復合材料快速成型技術(shù)。目前已經(jīng)發(fā)展成為一項成熟的熱塑性復合材料零件制造加工技術(shù)，并已經(jīng)在多種型號的民用機上成熟應用。

 

    2、沖壓成型：沖壓成型是連續纖維增強高性能熱塑性復合材料加工成型的一種常見(jiàn)方法。沖壓成型工藝的成型周期短(數分鐘計)，生產(chǎn)效率高，另外沖壓成型工藝可以制造出高強、高韌性的熱塑性碳纖維零部件。

 

    沖壓成型過(guò)程簡(jiǎn)述：首先對連續纖維復合材料預浸料進(jìn)行裁剪鋪層，之后放置于烘箱中加熱到高于基體熔融/軟化溫度約20~40℃。然后，將已加熱的多層預浸料預成型體迅速轉移到配有特定模具的閉合速度可控的壓機中。當壓機閉合時(shí)，預浸料變形貼合模具，其中熔融的基體在模具內壓力作用下流動(dòng)并填滿(mǎn)模腔。之后，在整個(gè)冷卻固結過(guò)程中保持一定壓力，當模具的溫度冷卻到基體的熔融/軟化溫度以下時(shí)，基體會(huì )迅速冷卻固化。

 

連續碳纖維熱塑性復合材料的加工技術(shù)總結

 

    連續碳纖維熱塑性復合材料可進(jìn)行焊接加工

 

    熱塑性碳纖維復合材料的熱重塑特性，使其具備了一項特殊的加工方法——焊接。焊接加工，又稱(chēng)為熔融連接，是通過(guò)將熱塑性樹(shù)脂作為焊料，經(jīng)熔融后冷卻將復合材料特定表面進(jìn)行粘合的裝配工藝。

 

    熱固性碳纖維復合材料制成的工業(yè)零部件，采用的連接方式為膠接、機械連接和預埋，而熱塑性碳纖維復合材料有了新的選擇。與傳統的膠接和機械連接相比，焊接技術(shù)與基體匹配性更好，焊接加工的速度更快，效果更好。

 

    根據產(chǎn)熱機制不同，目前可以將焊接技術(shù)分為超聲焊、感應焊、電阻焊及微波焊等。其中，電阻焊對設備要求較低，技術(shù)成熟度最高，能量獲取方式簡(jiǎn)單，工藝控制簡(jiǎn)便可靠，材料體系適用性強，適用于大尺寸結構件的焊接，因此得到了廣泛的應用。

 

連續碳纖維熱塑性復合材料的加工技術(shù)總結

 

    連續碳纖維熱塑性復合材料可進(jìn)行自動(dòng)鋪放加工

 

    熱塑性碳纖維復合材料未來(lái)的一大應用方向就是飛機制造，飛機機翼、襟翼、尾翼，還有表面的蒙皮都可以以此材料混合其他材料來(lái)制作，這就牽扯到一個(gè)重要的問(wèn)題，那就是如何提高加工效率？

 

    不管是熱固性還是熱塑性碳纖維，它們都存在一個(gè)弊端，那就是批量加工難度較高，產(chǎn)能無(wú)法大幅提升。針對此問(wèn)題，科研和技術(shù)人員提出了對應的解決方案，即利用自動(dòng)鋪放技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化加工處理，利用機器和程序代替手工作業(yè)，解放產(chǎn)能，實(shí)現加工效率的飛速提升。

 

    自動(dòng)鋪放技術(shù)原理是鋪放頭按一定的運動(dòng)規律，以一定的角度輸送預浸絲/預浸帶，并通過(guò)恒定速率的壓輥壓在模具表面，實(shí)現復合材料鋪疊自動(dòng)成型。在鋪放過(guò)程中，首先使用加熱裝置加熱預浸絲/預浸帶，然后用壓輥對預浸絲/預浸帶施加壓力，預浸絲/預浸帶在高溫高壓環(huán)境下實(shí)現原位固結。采用自動(dòng)鋪放技術(shù)，可顯著(zhù)降低生產(chǎn)成本和縮短加工時(shí)間。自動(dòng)鋪放不受加工場(chǎng)地和零件大小的限制，且復合材料構件在鋪放過(guò)程中一次成型，適合于大尺寸曲面構件的鋪貼和成型。

 

    自動(dòng)鋪放加工可以完成重復性較高的工作，同時(shí)根據程序的升級，可以完成復雜性更高的工作，但是在實(shí)際運行中還是會(huì )存在很多bug，需要修復和反復驗證。鋪放速度、鋪放壓力、鋪放溫度等多項參數需要經(jīng)過(guò)大量的調控，才能將自動(dòng)鋪放加工的效果達到期望的水平。