熱壓罐是碳纖維等復合材料制造的關鍵終端設備。由承壓罐體、空壓機及過濾系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。它的工作原理是將高強度玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維等增強材料和樹脂(含預浸材料)按設計方向和順序逐層鋪放到模具上,達到規(guī)定厚度后,放入在真空袋中抽真空,經(jīng)加壓、加熱、固化、冷卻、脫模、修整而獲得高性能復合材料制品。
碳纖維復合材料熱壓罐工藝的生產(chǎn)材料
預浸料
碳纖維熱壓罐工藝使用的原材料是碳纖維預浸料,碳纖維預浸料是由碳纖維紗、環(huán)氧樹脂、離型紙等材料,經(jīng)過涂膜、熱壓、冷卻、覆蓋、卷取等工藝加工而成的復合材料, 又名碳纖維預浸布。其優(yōu)點是強度高、密度小,強度可以達到鋼材的6-12倍,密度只有鋼材的四分之一,可根據(jù)模具不同做成任何形狀,成型容易,便于加工,而且耐腐蝕,壽命長。
模具材料
碳纖維熱壓罐需要模具具有導熱快、比熱容低、鋼度高、質(zhì)量輕、熱膨脹系數(shù)小、耐熱、熱穩(wěn)定性好、使用壽命長、制造成本低、使用和維護簡便、便于運輸?shù)忍匦裕貏e是良好的導熱性、熱態(tài)剛性和氣密性這三方面,同時對模具的設計要求也比較高。以下是在生產(chǎn)實際中,碳纖維復合材料制品廠家采用較多的幾種材質(zhì):
1、鋁:導熱性和加工工藝性好,質(zhì)量輕,但熱膨脹系數(shù)相對較大,因為硬度低,易受損傷,所以在使用上會受到一定限制。
2、鋼:加工精度、剛強度和硬度都比較高,使用壽命長,適合大多數(shù)產(chǎn)品,缺點是質(zhì)量大,熱容量也高。
3、鑄鋼或鑄鐵:可代替鋼降低成本,但各點溫差大,表面容易產(chǎn)生砂眼。
輔助材料:
碳纖維熱壓罐工藝所需要的輔助材料品種繁多、用途各異,而且都屬于消耗型,一般只能使用一次,因為用量大,所以成本相對比較高,但是輔助材料的使用對成型質(zhì)量的控制影響很大。
1、透氣氈:是毛坯中的氣體向外流動的通道,能保證復合材料成型的質(zhì)量。
2、真空薄膜:具有良好的強度、延展性、耐溫性、耐磨性和韌性。使用時,用膩子將成型中的構件密封在模具上,以便形成真空袋。
3、密封膠帶:在常溫下具有粘性,高溫下密封性好,固化后也容易清理。
4、吸膠材料:可定量吸出復合材料毛坯中的多余樹脂,并有一定透氣性能,如吸膠氈、玻璃布、吸膠紙等。
5、脫模材料:指在復合材料毛坯與模具或蓋板之間放置的一層起隔離作用的材料,使毛坯固化后不與之粘附,分為有孔隔離膜、無孔隔離膜、透氣膜、透氣透膠膜等。
6、壓敏膠帶:可在熱壓罐成型工藝中起定位和固定作用。
7、檔塊:限制樹脂從構件邊緣流動,有助于控制構件的纖維含量。
8、可剝布:允許揮發(fā)分通過,吸收一定量的多余樹脂,固化后容易去除,提供可以膠接或噴涂的表面。
9、脫模劑:目的是使構件固化后方便與模具脫開。
10、溶劑:用于清洗模具表面。
11、輔助工具:真空嘴、真空管、熱電隅、壓輥等。