碳纤维制品定制生产中用到的生产工艺很多,其中一个重要的成型工艺就是热压罐成型。热压罐成型是专门针对聚合物基体复合材料成型的一种工艺,比较适用于复合材料构件,蜂窝夹层结构以及复合材料的胶接定型中。不同的碳纤维产品在采用热压罐工艺进行加工制作的时候,基本步骤都差不多,主要区别于模具和产品性能指标的不同。本文就选择博实生产的一款碳纤维运输箱的成型工艺来做个简单分析。
1.预浸料铺设
该碳纤维运输箱采用的阴模,需要充分考虑预浸料的铺层设计,在铺层之前,需要将模具放入热压罐内预热,随即在模具内壁刷上脱模剂。按照该箱体所需的承载力,将预浸料裁剪成长方形的平面展开图,按照提前设计好的铺层角度和铺层方法开展,在铺设的过程中注意要压紧实,除去铺层中掺杂的气体,该步骤的目的是提高运输箱体的精密度,让铺层更符合性能指标要求。
铺层结束之后,需要对坯件进行抽真空,这一步可在室温或者加热的状态下进行,全部时长控制在5-15分钟内。如果生产的产品壁厚较厚,每铺三四次就可以进行一次预压实,能够更好的将预浸料内部平整,更有利于后续的成型。
2.固化成型
在铺层结束之后需要将产品在模具上开展定位拼装,封装真空包装袋。在此过程中,需要持续用专门的工具隔着真空包装袋对预浸料进行一次修整,将内部可能含有的气体挤压出来,以便更好地股固化成型。
接着将用真空包装袋封装好的模具连接上真空泵推送到热压罐内,按照指定的工艺参数进行加工。碳纤维制品成型加工工艺的热压罐,其工作压力通常小于1.6MPa ,国内重要的航空结构用复合材料基体树脂的固化温度最高在180±5℃的范围,普遍使用的上限温度为250℃。在热压罐工作过程中,需要在各个加温区和箱体 的有关部位进行温度监控,按照工艺需求进行温度变化的调节。
在固化的过程中,罐内需要用惰性气体进行保护,防止在固化的过程中可燃性挥发性物质产生的爆炸。在热压罐冲压之后,真空袋可能会出现漏气现象,如果是轻微漏气,则可以继续固化成型,可以采用通空气的方法减少内部压力,从而减缓破裂程度;如果破裂严重,则需要停机修整。
3.产品脱模
热压罐固化流程完成后,要等罐内温度和压力慢慢降至安全系数以内再执行停机,开启罐门取下模具及预制构件。当模具温度降至50℃以内再将预制构件从模具上取下,温度过高容易造成制品变形或表面裂开。
热压罐成型工艺稳定可靠,主要是因为热压罐内压力均匀,能够通过真空袋作用到部件表面,且各点的方向压力相等,温度方面也比较均匀。热压罐成型技术适用于制造军用机载雷达罩、整流罩、飞机舱门、 机翼等产品。
阅读延伸:《与金属材料相比,碳纤维制品成型有何不同?》