碳纖維模壓制品的缺陷和影響因素:
樹脂集聚、局部缺料、變形、裂紋、氣泡、表面凹凸不平、光潔度差、邊角強(qiáng)度太低、局部強(qiáng)度顯著下降、黏模、局部纖維外露、脫模困難等都是碳纖維模壓成型過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,有時(shí)以單一形式出現(xiàn),更多的是以多種缺陷共存的形式出現(xiàn)。
從模具設(shè)計(jì)到脫模成型,碳纖維制品模壓工藝中的每一個(gè)步驟都有可能對制品的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響,將每一個(gè)步驟中的操作環(huán)節(jié)單獨(dú)羅列,發(fā)現(xiàn)對制品質(zhì)量影響較大的有以下幾種:
1、制品設(shè)計(jì);
2、模具設(shè)計(jì);
3、鋪料的量與均勻度;
4、樹脂含量配比;
5、溫度控制和加壓時(shí)間;
6、脫模劑的使用。
工藝因素對制品缺陷的影響:
樹脂積聚和局部缺料是在鋪料等成型過程中就會(huì)產(chǎn)生的問題,造成樹脂積聚的主要原因是樹脂含量的比例過大,當(dāng)料揮發(fā)分太大、物料結(jié)團(tuán)或互溶性差時(shí)同樣也會(huì)引起樹脂積聚,即便上述因素不存在偏差,加壓過早往往也會(huì)造成樹脂積聚。
相比而言,局部缺料的原因就顯而易見了,加料不足、加壓過遲以及料流動(dòng)性差是造成局部缺料的主要因素。除了加壓時(shí)間需要多次的經(jīng)驗(yàn)積累,其余的因素都可以在鋪料的過程中不斷調(diào)整,從而較大限度地減少這類缺陷的產(chǎn)生。
變形、裂紋、氣泡、表面凹凸不平、光潔度差是較常見的碳纖維制品表面缺陷。其中變形和裂紋往往是和模壓成型的起始工作及脫模操作有關(guān)。首先要看制品本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及模具的設(shè)計(jì)是否合理,如果這兩方面不夠合理,就很容易造成模壓的成品在脫模后出現(xiàn)斷裂或翹曲等現(xiàn)象。
其次,需要特別留心升溫的速度和脫模時(shí)對溫度的控制,升溫過快就會(huì)使制品固化不均引起內(nèi)部應(yīng)力,壓制保溫結(jié)束后,要在保壓下逐漸降溫,脫模操作要盡量的謹(jǐn)慎小心,防止對制品及模具造成損壞。而氣泡、表面凹凸不平、光潔度差均和料揮發(fā)物含量有關(guān),除了料揮發(fā)物過高外,放氣不夠也會(huì)產(chǎn)生氣泡,與此同時(shí),因脫模劑使用過量或者成型時(shí)溫度過低對制品表面質(zhì)量所造成的影響也應(yīng)得到重視。
在強(qiáng)度方面,碳纖維制品的缺陷表現(xiàn)為邊角強(qiáng)度過低或局部強(qiáng)度顯著下降。如果制品本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,如角根曲率半徑過小,成品在邊角處的強(qiáng)度必然會(huì)受到影響。如果鋪料時(shí)未能準(zhǔn)確計(jì)算制品所需用料量,造成用料富余,就會(huì)在邊角等局部位置造成鋪料疊加現(xiàn)象,一旦有了料結(jié)團(tuán),制品的整體強(qiáng)度就存在不均勻性。如果加壓過早,樹脂本身反應(yīng)程度較低,分子量較小黏度低,在壓力下極易流失,在制品中產(chǎn)生樹脂集聚或局部纖維裸露的幾率就會(huì)比較大,進(jìn)而影響到整個(gè)制品強(qiáng)度。
在選擇模壓工藝之初就應(yīng)充分考慮到脫模的實(shí)際操作性,要保證制品本身的設(shè)計(jì)存在一定的斜度,模具設(shè)計(jì)要有一定的錐度,配合不能過緊,這樣才能便于脫模。其次,脫模劑的使用不宜過多,但涂覆必須均勻,否則不僅會(huì)影響制品表面的光潔度,也會(huì)對脫模造成阻礙。當(dāng)然,較為重要的還是合適的用料量、溫度和壓力,合適的溫度才能保證充分的固化,合適的用料量和壓力控制才能確保成品尺寸和強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)化,這些也同時(shí)決定了成品較終能否順利脫模。
總之,碳纖維模壓制品涉及的工藝要素很多,挪恩復(fù)材強(qiáng)調(diào),不同規(guī)格、形狀和用途的制品在不同工藝環(huán)節(jié)的參數(shù)是不同的,因此,決定碳纖維模壓制品質(zhì)量較終靠的還是豐富的制造經(jīng)驗(yàn),只有在相當(dāng)數(shù)量和品類的生產(chǎn)基礎(chǔ)上,才能形成較佳的工藝生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
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