【復材資訊】如何提高碳纖維複合材料模壓製品的質量

【復材資訊】如何提高碳纖維複合材料模壓製品的質量

2021-01-06 07:00 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務

碳纖維複合材料模壓成型工藝過程是將一定量的經過一定預處理的預浸料放入模具腔體內，施加一定壓力使預浸料充滿模腔，在預定的溫度條件下，預浸料在模腔內逐漸固化，然後將碳纖維複合材料製品從模具中取出，再進行必要的後加工即得到最終碳纖維複合材料製品。

（圖示：碳纖維部件）

最終製品成型的因素有預浸料、熱壓機、工作模具、工作環境、現場溫度、相對溼度等，其中最為重要的是預浸料裝模後在模腔內固化成製品的過程，它是壓力、溫度和保溫時間綜合作用的結果。在此著重分析壓力、溫度、時間、揮發物等因素對模壓成型過程的影響。

1、模壓壓力

壓力可以加速預浸料在模腔內流動，增加密度，克服樹脂基體縮聚反應時放出的低分子物產生的壓力，避免出現腫脹、脫層等現象，同時模壓壓力也可使工裝模具閉合，製品具有固定尺寸和防止冷卻時發生變形等作用。

模壓壓力的大小取決於預浸料的種類、製品形狀及預浸料狀態。如果預浸料的流動性愈小，固化速度愈快，壓縮率愈大，所需的壓力也愈大；反之所需的壓力也就愈小。在模壓製品成型過程中，溫度和壓力是相互關聯的。提高模具溫度，可增加預浸料流動性，如在模壓開始到流動性最大這段時間降低成型壓力也可達到預期目的。

2、溫度

模壓成型過程中預浸料的流動、充模、固化反應速度都與溫度有著密切關係，而且溫度在模壓成型過程中又起著主要作用，它影響著樹脂基體交聯程度，因而也影響複合材料製品最終性能。

實踐也表明，升高模溫可以加速固化速度，縮短固化時間，但過高溫度會使預浸料由於固化速度太快使其流動性迅速降低而引起充模不滿，特別是大型薄壁、形狀複雜的複合材料製品，溫度過高時製品外層固化比內層固化快的多，致使內層揮發物難以排除，從而使製品物理和力學性能降低，還會使製品產生缺陷和變形。當固化溫度過低時，固化溫度慢，會出現固化度低等現象。

3、模壓時間

模壓時間與預浸料的類型、揮發物含量、製品形狀、厚度、工裝模具結構、模壓溫度、壓力等因素有關。模壓時間的長短對製品性能影響甚大，模壓時間太短，固化不完全，製品物理和力學性能低，表面粗糙度差、製品易出現變形。模壓時間增加可降低製品收縮率和變形，但應注意模壓時間過長，樹脂交聯過度，製品內應力會增加，因此選擇適當的模壓時間。

4、揮發物

模壓過程中，揮發物含量對預浸料的流動性影響很大。揮發物含量大，模壓時間預浸料流動性大，過高的揮發物含量使預浸料流動性過大引起樹脂基體流失、製品產生氣泡、表面粗糙度下降等現象，但揮發物含量過低又會使預浸料流動性降低，造成複合材料製品成型困難。

在複合材料成型過程中，最終檢驗僅僅是對製品質量好壞的判斷，已無法回溯，而成型工藝過程中每道工序的控制才是保證生產合格製品的關鍵。

文章來源：挪恩復材

原標題：《【復材資訊】如何提高碳纖維複合材料模壓製品的質量》

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