A. 碳纖維製品成型工藝有哪些
摘要：碳纖維製品的成型工藝多樣，主要包括噴射成型、纏繞成型、液態成型、模壓成型、注塑成型、手糊成型、真空熱壓罐成型、真空導入成型、層壓成型和拉擠成型等。這些工藝主要分為濕法成型和干法成型兩大類，兩者在製品性能、加工性能和成本上存在差異。下面詳細探討碳纖維製品的成型工藝及其特點。
一、碳纖維製品成型工藝詳述
1. 噴射成型：結合手糊工藝，通過噴槍將短切纖維和樹脂混合物噴灑在模具上，隨後手工按壓固化成型。此工藝提高了工作效率，但不適用於大批量生產。
2. 纏繞成型：將樹脂膠液浸漬的連續纖維或布帶纏繞在芯模上，固化後形成復合材料製品。適用於製造結構單一的圓柱體、球體等。
3. 液態成型：直接在模具中完成液態單體到高分子聚合物的轉變，省略了傳統能源消耗過程，縮短了周期。但需精確的輸送和控制技術。
4. 模壓成型：將預浸料放置模具中，通過高溫高壓使樹脂固化，生產效率高，製品質量好。
5. 注塑成型：新型技術，縮短工藝流程，保留纖維長度，適用於汽車輕量化領域。
6. 手糊成型-濕法鋪層成型：在模具上鋪設預浸布，塗覆樹脂，固化後脫模。
7. 真空熱壓罐成型：在熱壓罐內完成預浸料的固化過程。
8. 真空導入成型：通過真空壓力將樹脂壓入纖維層中，固化後得到製品。
9. 層壓成型：預浸料逐層鋪疊，加壓加溫固化，適用於製作碳纖維板。
10. 拉擠成型：連續碳纖維材料通過擠壓模具成型、固化，生產效率高。
二、濕法成型與干法成型的區別
1. 濕法成型製品易變形，截斷部位易脫絲，樹脂與纖維結合性較差，易氧化變色。
2. 干法成型製品硬度好，易於CNC加工，但生產周期長，成本高。
總結：在選擇碳纖維製品成型工藝時，需根據產品性能要求、生產效率和成本預算等因素綜合考慮。
B. 碳纖維復合材料成型方法及工藝
一、碳纖維復合材料的成型方法詳解1.模壓法：此法是將預先浸漬樹脂的碳纖維材料置於金屬模具中，施加壓力使多餘樹脂流出，並在高溫下固化成型。該方法適用於製造汽車零件等產品。
2.手糊壓層法：這種方法是將浸過膠的碳纖維片剪裁疊層，或一邊刷上樹脂後熱壓成型。此法可以自由選擇纖維的方向、大小和厚度，應用廣泛。需要注意的是，鋪層後的形狀要小於模具形狀，以防止纖維在模具內受壓時撓曲。
3.真空袋熱壓法：此法是將碳纖維預浸料層疊後，覆蓋上耐熱薄膜，利用真空袋向層疊施加壓力，並在熱壓罐中固化。
4.纏繞成型法：這種方法是將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，適用於製作圓柱體和空心器皿等。
5.擠拉成型法：先將碳纖維完全浸泡，通過擠拉去除樹脂和空氣，然後在爐中固化成型。這種方法簡單，適用於生產棒狀、管狀零件。
二、碳纖維復合材料的成型工藝解析1.手糊成型：此工藝是在模具工作面上塗脫模劑、膠衣，將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上，刷塗或噴塗樹脂體系膠液，達到所需厚度後成型固化、脫模。手糊工藝因工藝簡單、投資低廉、適用面廣等優勢，在許多領域得到廣泛應用。但其缺點是製品質量疏鬆、密度低，強度不高，主要依賴人工操作，質量不穩定，生產效率低。
2.噴射成型：此法屬於手糊低壓成型的一種，使用短切纖維和樹脂通過噴槍混合，噴灑在模具上，達到預定厚度後，再手工用橡膠輥按壓，固化成型。這種工藝是為改進手糊成型而創造的，提高了工作效率，主要用於製造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層等。
3.層壓成型：此工藝是將預浸料逐層鋪疊在上下平板模之間，加壓加溫固化。這種工藝可以繼承木膠合板的生產方法和設備，並根據樹脂的流變性能進行改進。層壓成型工藝主要用於生產各種規格、不同用途的復合材料板材，具有機械化和自動化程度高、產品質量穩定等特點，但設備一次性投資大。
4.纏繞成型：此法是將浸漬樹脂膠液的連續纖維或布帶按一定規律纏繞到芯模上，然後固化、脫模成為復合材料製品。碳纖維纏繞成型可充分發揮其高比強度、高比模量以及低密度的特點，主要用於製造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維製品。
5.拉擠成型：此法是將浸漬樹脂膠液的連續碳纖維絲束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續生產長度不限的型材。拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優點是生產過程可完全實現自動化控制，生產效率高。製品中纖維質量分數可高達80%，浸膠在張力下進行，能充分發揮增強材料的作用，產品強度高，其製成品縱、橫向強度可任意調整，可滿足製品的不同力學性能要求。該工藝適合於生產各種截面形狀的型材，如工字型、角型、槽型、異型截面管材以及上述截面構成的組合截面型材。
6.液態成型：此法是將液態單體合成為高分子聚合物，再從聚合物固化反應為復合材料的過程改為直接在模具中同時一次完成，減少了能量消耗，縮短了模塑周期。但這種工藝的應用必須以精確的管道輸送和計量以及溫度壓力自動控制為基礎，屬於高分子材料和近代高新科學技術的交叉范疇，目前應用還不廣泛。
7.真空熱壓罐：此法是將單層預浸料按預定方向鋪疊成的復合材料坯料放在熱壓罐內，在一定溫度和壓力下完成固化過程。熱壓罐是一種能承受和調控一定溫度、壓力范圍的專用壓力容器。坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面，然後依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋，並密封於真空袋內，再放入熱壓罐中。加溫固化前先將袋抽真空，除去空氣和揮發物，然後按不同樹脂的固化制度升溫、加壓、固化。固化制度的制定與執行是保證熱壓罐成型製件質量的關鍵。該種成型工藝適用於製造飛機艙門、整流罩、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼等產品。
8.真空導入：簡稱VIP，此法是在模具上鋪「干」碳纖維復合材料，然後鋪真空袋，並抽出體系中的真空，在模具腔中形成一個負壓，利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中，使樹脂浸潤增強材料，最後充滿整個模具，製品固化後，揭去真空袋材料，從模具上得到所需的製品。該工藝在1950年就出現了專利記錄，但在近幾年才得到發展。在真空環境下樹脂浸潤碳纖維，製品中產生的氣泡極少，製品的強度更高、質量更輕，產品質量比較穩定，而且降低了樹脂的損耗，僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的製品，能較好地控制產品厚度。一般應用於船艇工業中的方向舵、雷達屏蔽罩，風電能源中的葉片、機艙罩，汽車工業中的各類車頂、擋風板、車廂等。
總結：隨著碳纖維復合材料應用的深入和發展，碳纖維復合材料的成型方式也在不斷地以新的形式出現，但是碳纖維復合材料的諸種成型工藝並非按照更新淘汰的方式存在的，在實際應用中，往往是多種工藝並存，實現不同條件、不同情況下的最好效應。同時碳纖維重量比鋁輕，強度卻高於鋼，又有耐腐蝕、耐高溫、模量高等優點，被稱為「新興材料之王」。碳纖維的產品在很多領域都有應用。希望以上的這些知識能夠幫到大家，祝大家生活愉快。