碳纤维自行车整体车架成型工艺分析 （转帖）成型 ,是指将碳纤维按不同方向、不同层数铺设出制品形状 ,在一定压力和温度下固化成型 .而
复合材料成型工艺 ,较常见的有以下 5种 .
1.1 裱糊成型工艺
它是用手工将预浸料裱糊在模具上 ,然后固化成型 .此法最大的优点是工艺装备简单 ,*
手工完成比较复杂的操作 ,能加工出形状复杂的零件 ,适用于小批量生产 ;缺点是生产效率低 ,
劳动条件差 ,劳动强度大 .笔者采用该工艺试制出的碳纤维整体车架样件 ,表观质量尚可 ,但尺
寸精度较差 ,工艺稳定性差 .
1.2 纤维缠绕成型工艺
它是开发最早的连续成型工艺 ,即纤维通过树脂胶槽浸上树脂后按照一定的规律缠绕在
转动的芯模上 ,然后经加热使胶液固化成型 .它的一个突出特点是能够按照制品的受力情况 ,
将纤维按一定规律排布 ,从而充分发挥纤维的强度 ,获得轻质高强的制品 ;在工艺上能实现连
续化、机械化生产 ,并且生产周期短 ,生产效率高 ,劳动强度小 ,适用于制造圆柱体、球体及某些
正曲率回转体或筒形制品 .
1.3 拉挤工艺
它是发展速度较快的一种成型工艺 ,即纤维通过树脂槽浸渍树脂后进入加热模具固化 ,制
成各种各样不同形状的型材 .其优点是能一次压制出形状复杂、尺寸准确的零件 ,生产率高 ,但
工艺装备复杂 ,不适于制备批量小、尺寸大的产品 .
1.4 树脂传递模压工艺 ( RTM)
RTM( resin transfer moulding)工艺是 9 0年代最热门的一种成型工艺 ,即先将增强材料
做成预成型件放入封闭模具中 ,在真空和压力的条件下 ,树脂被注入模具而固化成型 .其特点
是 :1)工艺过程简单 ,避免了预浸料这一中间环节 ;2)低压注胶 ,节约了附加设备的费用 ;3)封
闭式模具操作 ,作业环境清洁 ;4)易于实现自动化和计算机控制 ;5)制件表面质量好 .因此 ,
RTM技术有很好的发展前景 .
1.5 编织成型工艺
三维编织的过程是参加编织的所有纤维都沿同一方向排列 ,然后每根纤维束都沿自己的
方向偏移一个角度互相交织形成织物的过程 .采用三维编织的复合材料具有整体性和力学的
合理性两大特点 ,其在剪切强度、抗冲击损伤特性等性能方面均优于传统的层合复合材料 ,因
此采用编织结构的复合材料发展迅速 .
三维编织分圆机和方机两种 ,用这两种机器可以编织出许多复杂的编织物 .但这些复杂形
状大多来源于两种基本形状——长方体和厚壁的圆管 .
2 碳纤维自行车整体车架成型工艺
成型工艺是碳纤维车架制品的关键环节 ,成型工艺的选择取决于制品的形状、物理性能要
求和用途 .笔者设计的有机形态自行车车架的结构具有自由形态的三维曲面、非等径结构、截
面变化比较大等特点 ,因而无法采用缠绕法和拉挤法 ;而编织成型工艺 ,在编织之前 ,必须使用
计算机对制作零件的编织物进行设计和计算 ,由于车架是三维自由曲面 ,难于构造出数学模
型 ,无法进行编程计算 ,因此难以采用编织法 .基于以上原因 ,在多方调研和分析比较的基础
上 ,决定采用 RTM的改进工艺——真空辅助 RTM成型工艺 .
2.1 工艺装置
真空辅助 RTM工艺装置 (如图 2)主要由树脂注射机、成型模具、抽真空设备三部分组成 |
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发表于 2009-1-10 20:21:44
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