一种碳纤维复合材料管材的制备方法

  碳纤维复合材料具有热膨胀系数低,结构尺寸稳定性好,比强度和比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀,便于整体成型和力学性能优良等独特的优点。在航空、航天飞行以及民用产业等领域发挥了重要作用。其中碳纤维管较早应用于体育器材、钓鱼竿等行业,重量轻,强度大,十分耐用。制造碳纤维管材除了常用抽芯式预浸料卷制、纤维缠绕成型法外,本文还将介绍一种气囊法制备碳纤维复合材料管材的制备工艺方法。

  1、数控机加工管材外形对模阴模,保证模具满足尺寸精度、同轴度且具有足够的强度和刚度,其表面涂覆脱模材料。

  2、自制气囊袋、预型阳模、裁剪预浸料。

  3、按照设定的铺层角度与层数在阳模上缠绕铺贴预浸料至设计壁厚。

  4、抽去阳模,放入气囊,整体放入对模阴模中,模具放置热压成型设备中按照树脂固化曲线固化成型后,脱模。

碳纤维管

  对于铺层设计,碳纤维复合材料管材铺层采用对称各向同性铺层。可以充分利用树脂与纤维之间强度性质的层合,也可消除碳纤维轴向与径向的热膨胀系数差别,利用碳纤维轴向负的热膨胀系数,抵消树脂较大的热膨胀系数,尽量使各方向上的热膨胀系数接近于“零”,进而保证管材的外形尺寸和固化后的变形。《产品浏览:碳纤维管(图)》

  在铺层控制中,先用标准尺寸的内径钢管做铺贴模使用,涂脱模剂后铺贴一层脱模布,按设计的铺层角度逐层铺平、压实,避免层间有气泡和杂质等,因圆管不便于熨压,每两层打袋抽真空预压一次。

  为了保证管材的表面质量,可选择含胶量较高的碳纤维预浸料铺贴。通过试验,可以在对模阴模上设计0°铺层,且先铺于阴模内再进行组装,可以使管材脱模后表面质量良好,且无对模印痕。

  如果选用组合模,不仅增加了模具设计难度,而且难以保证内称与外形对模阴模的同轴度,进而难以保证管材的厚度均匀性。而用气囊法与阴模再加以工艺过程的控制,可以制造出表面状态良好,同轴度好且厚度均匀的复合材料管材。