碳纤维复合材料盒形件成型技术实验研究性报告-近日,巴别塔(北京)科技有限公司与三星携手,共同推出为...

郎梓荐

中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0222-01

一、题目：碳纤维复合材料盒形件成型技术实验研究性报告

（1）研究目的：了解学习树脂基复合材料的成形方法，学习复杂盒形件真空吸附成形工艺的操作过程，并参与实验研究。

（2）研究意义：掌握一些基本的航空航天复合材料成形工艺，学到树脂基复合材料加工的入门技术。培养爱科学、爱科技的兴趣。

二、研究方案

（一）研究方法：通过互联网和书籍和北航学生一起查询资料，并通过课题组导师的指导介入实验室的研究，亲自动手制作。

（二）研究过程分为四个阶段

阶段一：通过网络和书籍查资料，请教导师和北航学生共同学习碳纤维复合材料的技术实验制作（1星期）

阶段二：请教导师，与本课题组成员一起利用北航机械学院李晓星教授实验室现有的模具参与设计工艺方案（1星期）

阶段三：和课题组成员共同制作复合材料的技术实验操作（2星期）

阶段四：成品展示并对制作成品分析（图1）

三、研究成形过程：

1.实验过程

1.1 模具准备

模具是零件最后形状的需要，这次制作主要是学习和了解复合材料制作过程，模具采用已经成形的零件，材料采用铝合金，表面光滑，如图2所示。尺寸为300×250×50mm。

1.2真空吸附系统准备

主要包括真空泵、管路、真空袋、胶带等。如图3，图4所示。

1.3材料

采用0.5mm厚的预浸碳纤维复合材料布，单层（图5）。

1.4原材料裁剪

首先，将预浸料保护膜揭掉，放入模具中。将预浸料轻轻放平到模具上大的、平整的区域，然后轻轻拉，使材料平滑地覆盖到更多复杂的区域。用吹风机可以有效地使预浸料变柔软、易扭曲，更容易铺层。可以发现预浸料在这方面是多么的可塑和有弹性，和干织物相比，很容易就可以将浸料铺到整个模具表面上。

当铺覆预浸料（表面层或体积层）时，最基本的是确保材料贴合所有拐角而不能有任何“堆积”。因為预浸料的含胶量是精确控制的，没有多余的树脂去流动并填补任何缺口或空隙，所以让预浸料非常亲密的贴合模具所有表面是极其重要的。

1.5完成真空袋

将没有粘连的一侧撕掉密封胶带的包装纸，用力的将真空袋与密封胶带按压紧以完成真空袋。通常要再次固定真空袋位置，以及确保真空嘴仍然放置正确，然后在真空袋中空余的部分在放入一小块透气毡，使得真空嘴以下的透气毡与产品上的透气毡能够直接贴合。在产品表面上，预留较大的、可松动的真空袋，以确在复杂部分有足够大的真空袋可运用。

1.6抽真空

使用一根内径8mm硅胶真空管，将真空嘴与真空泵相链接。将真空泵打开，开始抽真空。当刚开始抽出部分真空时，关闭真空泵或真空袋上的1/4真空阀以切断真空，细心且用力的推动和扯拽，使产品表面有足够富余的真空袋。再次打开真空阀抽出部分空气，并且重复这样的步骤。直到完全抽真空之前一直这么操作。我们通常在达到完全抽真空前，需要重复4-5次开关真空泵以便调整真空袋（图6）。

1.7脱模

当真空度达到10-1时，成形完成，可将真空袋、透气毡和隔离膜从模具上剥去，然后就可脱模了。

2.困难与解决办法：

（1）制作时遇到的困难：

拐角处材料出现堆积现象；

密封效果差，抽真空时间长；

料裁剪不规范。

（2）解决办法：

请教导师，课题组成员分工合作查找资料，多次实验，分析每次的成品结果，并分析网上成功产品的工艺，找到途径。

四、总结

经过四到五个星期的制作，在李教授和实验室学长们的帮助下终于完成了一个零件的成形，心中非常高兴与自豪，并且趁热成形了一个玻璃纤维/碳纤维混编的复合材料。经过动手实践后，认为复合材料成形这门技术非常有意思，希望今后有机会能再次体验一下，并且将来在这里领域有所建树。

指导教师：北京航空航天大学李晓星教授。endprint