碳纤维制品定制成型工艺分析
江苏博实科技：碳纤维制品是由碳纤维预浸料根据客户的需求缠绕或者层叠模压固化制成的，不仅能够发挥其本身轻质量高强度的优势，还能根据不同的客户需求采用不同的成型工艺，最大程度地发挥碳纤维复合材料的特殊性能，江苏博实碳纤维科技有限公司是南京一家拥有JG资质的碳纤维制品定制企业，技术团队生产经验丰富，本文由博实技术工程师李工来讲解一下碳纤维制品的成型工艺。
1、手糊成型
手糊工艺是复合材料制作中最早采用、最简单的方法，手工将碳纤维增强材料和浸渍树脂进行成品的制作。在制备技术高度发达的今天，手糊工艺仍以设备投入少、工艺简单、设计简单、耐腐蚀性好等优势在石油化工容器、贮槽、汽车壳体等许多领域广泛应用。缺点是生产效率不高，产品的质量得不到很好的控制，产品的性能差。
2、喷射成型
碳纤维复合材料喷射成型工艺是利用喷射设备把碳纤维短切和树脂在高压之下喷射到产品模具的表面。混有引发剂的树脂和促进剂的树脂分装在两个容器内，利用压缩设备按照一定的比例从喷口雾化喷出，同时碳纤维短切一同均匀喷到产品模具上。等到附着一定厚度之后，用辊压方式方法浸润碳纤维去除内部空气，循环流程直至完成粗坯，然后固化。与手糊工艺相比，喷射成型工艺能大大提升产品加工的效率能提高三倍以上，能有效的缩短工期，降低成本。
3、缠绕成型
将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模成为复合材料制品的工艺。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高比模量以及低密度的特点，可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。
碳纤维缠绕技术随着技术的日渐成熟，己广泛应用于导弹、鱼雷发射管、机枪枪架、火箭发射筒等军事领域，以及发动机机匣、燃料胆箱、发动机短舱、飞机副油箱等航空航天领域，也被用于制作各种耐压管道、气瓶、体育器材、交通产品和医疗器械等民用产品。
4、层压成型
层压成型工艺是将碳纤维预浸料叠合并送入热压机内，在一定温度和压力下，压制成层压塑料的成型方法称为层压成型。层压成型工艺主要用来生产各种规格、不同用途的碳纤维复合材料板材。具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定等特点，但是设备一次性投资大。
5、真空热压罐
热压罐成型技术是将复合材料胚料放置真空袋置于热压罐中，将真空泵打开抽至真空，再经过一定时间的真空加热使其固化。在固化前要将真空袋抽至真空，除去挥发物和空气，再按照不同树脂的固化程度进行升温、加压、固化。
热压罐成型技术适用于制造JY机载雷达罩、整流罩、飞机舱门、机翼等产品，这是因为JY及航空航天设备对材质硬度、重量，包括产品质量都有着严格要求，而热压罐成型技术可以保证成型部件的质量稳定，孔隙率也很低，能够满足JY及航空航天设备要求。
6、高温模压
将碳纤维预浸料置于上下模之间，合模将模具置于液压成型台上，经过一定时间的高温高压使树脂固化后，取下碳纤维制品。这种成型技术具有高效、制件质量好、尺寸精度高、受环境影响小等优点，适用于批量化、强度高的复合材料制件的成型。
模压工艺树脂含量可控，纤维浸润性好，成品碳纤维含量较高，因此强度表现优异，精准的制件尺寸，较短的成型周期，良好的生产环境，能满足年产量5-8万件的规模性生产。
7、拉挤成型
拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺，且特别实用于批量中等以上的民用跟JY产品的制造。其优点是生产过程可完全实现自动化控制，生产效率高。拉挤成型制品中纤维质量分数可高达80%，浸胶在张力下进行，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高，其制成品纵、横向强度可任意调整，可以满足制品的不同力学性能要求。该工艺适合于生产各种截面形状的型材，如工字型、角型、槽型、异型截面管材以及上述截面构成的组合截面型材。
8、液态成型
将液态单体合成为高分子聚合物，再从聚合物固化反应为复合材料的过程改为直接在模具中同时一次完成，既减少了工艺过程中的能量消耗，又缩短了模塑周期（只需约2分钟便可完成一件制品）。但这种工艺的应用，必须以精确的管道输送和计量以及温度压力自动控制为基础，属于高分子材料和近代高新科学技术的交叉范畴，目前该种成型方式应用较少。
9、真空导入
真空导入成型工艺早在1950年就出现，但最近几年才得到发展。真空导入是在模具上铺设碳纤维复合材料，然后铺设真空袋，再将其中的气体抽走，形成真空。利用真空产生的压力把不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维层中，让树脂浸润增强材料，最后充满整个模具，制品固化后，揭去真空袋材料，从模具上得到所需的制品。
在该成型工艺中，碳纤维在真空的环境中被树脂浸润，所得成品中产生的气泡极少，成品的质量很高，并且仅用一面模具就可以得到两面光滑平整的制品，能较好地控制产品厚度。一般应用于船艇工业中的方向舵、雷达屏蔽罩，风电能源中的叶片、机舱罩，汽车工业中的各类车顶、挡风板、车厢等。
10、3iTech感应加热
该工艺是一种将感应器集成在模具中的新型感应加热工艺，可以在20℃-400℃的温度下加工碳纤维，通过热传导利用集成在模具内部的感应器来加热模具表面。这是由新兴企业RocTool公司在Cage系统上推出的补充技术，采用电磁感应可以迅速加热模具，并能很好地控制局部温度。其优势是显著减少了周期时间和部件成本。该生产工艺不适合对大型部件进行加工，并且需要形成批量。
随着对碳纤维复合材料研究的不断深入，更多的碳纤维制品成型工艺也在不断的出现。但是如上述的碳纤维复合材料成型工艺并非因此而显得过时，在实际的生产过程中，技术人员往往会根据客户的实际的技术需求选择合适的生产工艺，方能将碳纤维复合材料的性能发挥到最佳水平。