中原碳纤维复合材料的制造工艺，探秘碳纤维复合材料制造工艺，从原料到成品的精密之旅

2025-11-263.93 K阅读0评论曲靖钢结构设计公司

中原

维复合材料的制造工艺多样，手糊成型工艺简便、投资低、适用广，但制品质地疏松、强度不高，依赖人工且效率低；喷射成型属于手糊低压成型一类，用短切纤维与树脂混合后喷到模具上，再按压固化，拉挤成型是连续成型方法，将浸渍树脂的碳纤维引入模具热固化，适用于杆状、管状产品，长丝缠绕成型分两种，一是边浸渍树脂边缠绕，二是用预浸渍的丝束缠绕，适合加工管状和罐形成品。

碳纤维复合材料制造工艺

手糊成型工艺
- 在模具表面涂抹脱模剂、胶衣，将事先裁好的碳纤维预浸布铺设在模具工作面上，在工作面上刷涂或喷射树脂胶液，达到所需要的厚度之后，成型固化、脱模、后处理。具有工艺简便、投资低廉、适用面广的特点，在石油化工、储存容器、贮槽、汽车壳体等诸多领域有广泛应用。其喷射成型工艺属于手糊成型工艺中低压成型工艺的一类，一般利用短切纤维和树脂混合，在喷枪中利用压缩空气均匀喷洒在模具表面上，达到所需厚度后，再利用手工橡胶来回刷平，最后固化成型，是一种半机械化成型工艺，在生产效率方面有一定的提高，多用来制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层。
真空热压罐工艺
- 工艺过程是将单层预浸料按预设方向铺叠成的复合材料坯料放置在热压罐内，在一定预设温度和压力下完成固化。坯料铺设在涂抹脱模剂的模具表面，然后依次用脱模布、吸胶毡、透气毡完全覆盖，并密封在真空袋内，再放入热压罐内。在放入热压罐加温固化之前需要抽真空，然后在放入热压罐高温、加压、固化成型。固化规则的制定与执行是保证复合材料产品质量的关键。多用于制造整流罩、飞机舱门、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等产品。
层压成型工艺
- 把一层层铺设的预浸料放置在上下平板模之间通过加压高温固化成型，这种工艺可以直接利用木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流动性能，进而进行改进与完善。主要用来生产不同规格、不同用途的复合材料板材。具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定、利用批量化等特点，但是设备投资较大，成本较高。
缠绕成型工艺
- 通过将浸水的金属铝复合材料按照一定的规律，缠绕在芯模中，然后通过固化脱模，最终获得制品。优点有：能够根据产品的受力情况，进行缠绕规律的设计，保障纤维强度得到充分发挥；比强度较高，纤维缠绕制品的压力与等体积的钢制容器来比，重量能够减轻近50%左右；生产效率较高，通过采用机械化生产和自动化生产的方式，能够减少人工的参与；成本较低，在生产中可以选择多种材料复合，能够降低材料成本；可靠性较高，由于实现了机械化生产的方式，能够在一定程度上保障产品质量的精准性。缺点是适应性较小，只能针对外形结构能够缠绕的产品，一般外观较为复杂的产品都不能采用这样的方式进行生产；投资较高，该工艺需要有缠绕机、芯模、加热炉、技术娴熟的工人等，因此，在施工方面投资较大，只有进行大规模生产的时候，才能保障经济效益。一般用于生产筒形部件，生产效率高，成本低，可应用在运载火箭筒体、雷达罩、机匣等。
拉挤成型工艺
- 主要是利用已经浸润的纤维，在牵引力的作用下，在模具中成型，并且在炉中固化，生长出长度不受限制的符合材料。可应用在地板梁、座椅、内饰板等。
真空导入工艺（VIP）
- 在模具表面上铺设碳纤维复合材料布，然后周围包裹真空袋，并抽出真空袋中的空气，在真空袋和模具内部形成一个负压，利用抽真空过程中产生的压力把不饱和树脂通过预铺的管路压入碳纤维层层布之中，让树脂在碳纤维布之间均匀流动，最后均匀充满整个制品层中，在高温制品固化之后，揭掉真空袋，在模具分离之后得到所需的制品。在真空环境下树脂浸润碳纤维布，在真空袋中产生的气泡较少，制品的强度更高、质量更轻，产品质量稳定性更好，而且减少了树脂的使用，仅需一面光滑的模具就能得到两面光滑的制品，而且产品厚度更好控制。一般应用于船舰工业中的方向舵、雷达屏蔽罩，风电叶片、机舱罩，汽车工业中轻量化改装件、挡风板、车厢、引擎盖等，也可应用在叶片、机匣等。
模压成型工艺
- 通过将一定的碳纤维材料加入金属模具中，通过加热、加压的方式，使材料固化成型。
一体化成型工艺
- 在模压成型工艺和真空导入工艺的基础上，结合两种工艺的优点而发展起来的进行一体成型、一次成型的工艺过程。采用碳纤维布或者碳纤维预浸料，经过铺层、模压真空加热固化等步骤，一次成型。成型过程中，通过软件模拟与设计，采用内模具和外模具结合的方法。
熔融复合法
- 将聚合物基体和增强体直接混合，是生物复合材料工业加工中较普遍的方法。
压缩成型法
- 在压缩压力下通过加热半成品材料进行模塑成型，直至生产出最终产品，通常是在不同的压力和温度下进行的，该技术具有成型半成品量大、可重复性高、周期时间短、生产成本低等优点。
注塑成型法
- 通过将熔融聚合物注入模具，形成具有所需结构设计的理想材料，树脂颗粒和短纤维被放置在一个加热的桶里，当颗粒融化后，螺杆将熔体注入并将其输送到工具腔室，在那里冷却并固化形成所需的材料。这种技术工艺适用于制造复杂的几何结构，具有低劳动成本，使用回收材料的可能性和能实现一定工业规模等特点。
挤出工艺法
- 被广泛用于塑料工业，是生产颗粒、半成品和成品材料的高温短时工艺。包括单/双螺杆挤出机组，单螺杆挤出机组用于熔化、混合和均化材料，通常在短时间中等操作速度混合纯聚合物，并且不需要预造粒，但在高压下性能差，与双螺杆挤出机相比产量低；双螺杆挤出机能够通过混合两种或多种对热和剪切力敏感的材料来生产颗粒。
液体复合材料成型法（如树脂转移模塑和真空辅助树脂灌注模塑）
- 几十年来一直被用来制造复合材料层压板，现在仍然在使用。这些技术具有高质量、可再现性和可重复性、易于清洁处理、可扩展性、灵活性及减少挥发性有机化合物等综合优势。利用真空和环境压力之间的压力差，将预制件压缩并固定在模具上，并将树脂注入预制件，通过这些技术生产的复合材料可用于海洋、航空航天、国防和汽车领域。