A. 碳纤维制品成型工艺有哪些
摘要：碳纤维制品的成型工艺多样，主要包括喷射成型、缠绕成型、液态成型、模压成型、注塑成型、手糊成型、真空热压罐成型、真空导入成型、层压成型和拉挤成型等。这些工艺主要分为湿法成型和干法成型两大类，两者在制品性能、加工性能和成本上存在差异。下面详细探讨碳纤维制品的成型工艺及其特点。
一、碳纤维制品成型工艺详述
1. 喷射成型：结合手糊工艺，通过喷枪将短切纤维和树脂混合物喷洒在模具上，随后手工按压固化成型。此工艺提高了工作效率，但不适用于大批量生产。
2. 缠绕成型：将树脂胶液浸渍的连续纤维或布带缠绕在芯模上，固化后形成复合材料制品。适用于制造结构单一的圆柱体、球体等。
3. 液态成型：直接在模具中完成液态单体到高分子聚合物的转变，省略了传统能源消耗过程，缩短了周期。但需精确的输送和控制技术。
4. 模压成型：将预浸料放置模具中，通过高温高压使树脂固化，生产效率高，制品质量好。
5. 注塑成型：新型技术，缩短工艺流程，保留纤维长度，适用于汽车轻量化领域。
6. 手糊成型-湿法铺层成型：在模具上铺设预浸布，涂覆树脂，固化后脱模。
7. 真空热压罐成型：在热压罐内完成预浸料的固化过程。
8. 真空导入成型：通过真空压力将树脂压入纤维层中，固化后得到制品。
9. 层压成型：预浸料逐层铺叠，加压加温固化，适用于制作碳纤维板。
10. 拉挤成型：连续碳纤维材料通过挤压模具成型、固化，生产效率高。
二、湿法成型与干法成型的区别
1. 湿法成型制品易变形，截断部位易脱丝，树脂与纤维结合性较差，易氧化变色。
2. 干法成型制品硬度好，易于CNC加工，但生产周期长，成本高。
总结：在选择碳纤维制品成型工艺时，需根据产品性能要求、生产效率和成本预算等因素综合考虑。
B. 碳纤维复合材料成型方法及工艺
一、碳纤维复合材料的成型方法详解1.模压法：此法是将预先浸渍树脂的碳纤维材料置于金属模具中，施加压力使多余树脂流出，并在高温下固化成型。该方法适用于制造汽车零件等产品。
2.手糊压层法：这种方法是将浸过胶的碳纤维片剪裁叠层，或一边刷上树脂后热压成型。此法可以自由选择纤维的方向、大小和厚度，应用广泛。需要注意的是，铺层后的形状要小于模具形状，以防止纤维在模具内受压时挠曲。
3.真空袋热压法：此法是将碳纤维预浸料层叠后，覆盖上耐热薄膜，利用真空袋向层叠施加压力，并在热压罐中固化。
4.缠绕成型法：这种方法是将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上，适用于制作圆柱体和空心器皿等。
5.挤拉成型法：先将碳纤维完全浸泡，通过挤拉去除树脂和空气，然后在炉中固化成型。这种方法简单，适用于生产棒状、管状零件。
二、碳纤维复合材料的成型工艺解析1.手糊成型：此工艺是在模具工作面上涂脱模剂、胶衣，将剪裁好的碳纤维预浸布铺设到模具工作面上，刷涂或喷涂树脂体系胶液，达到所需厚度后成型固化、脱模。手糊工艺因工艺简单、投资低廉、适用面广等优势，在许多领域得到广泛应用。但其缺点是制品质量疏松、密度低，强度不高，主要依赖人工操作，质量不稳定，生产效率低。
2.喷射成型：此法属于手糊低压成型的一种，使用短切纤维和树脂通过喷枪混合，喷洒在模具上，达到预定厚度后，再手工用橡胶辊按压，固化成型。这种工艺是为改进手糊成型而创造的，提高了工作效率，主要用于制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层等。
3.层压成型：此工艺是将预浸料逐层铺叠在上下平板模之间，加压加温固化。这种工艺可以继承木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流变性能进行改进。层压成型工艺主要用于生产各种规格、不同用途的复合材料板材，具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定等特点，但设备一次性投资大。
4.缠绕成型：此法是将浸渍树脂胶液的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模成为复合材料制品。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高比模量以及低密度的特点，主要用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。
5.拉挤成型：此法是将浸渍树脂胶液的连续碳纤维丝束、带或布等，在牵引力的作用下，通过挤压模具成型、固化，连续生产长度不限的型材。拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺，其优点是生产过程可完全实现自动化控制，生产效率高。制品中纤维质量分数可高达80%，浸胶在张力下进行，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高，其制成品纵、横向强度可任意调整，可满足制品的不同力学性能要求。该工艺适合于生产各种截面形状的型材，如工字型、角型、槽型、异型截面管材以及上述截面构成的组合截面型材。
6.液态成型：此法是将液态单体合成为高分子聚合物，再从聚合物固化反应为复合材料的过程改为直接在模具中同时一次完成，减少了能量消耗，缩短了模塑周期。但这种工艺的应用必须以精确的管道输送和计量以及温度压力自动控制为基础，属于高分子材料和近代高新科学技术的交叉范畴，目前应用还不广泛。
7.真空热压罐：此法是将单层预浸料按预定方向铺叠成的复合材料坯料放在热压罐内，在一定温度和压力下完成固化过程。热压罐是一种能承受和调控一定温度、压力范围的专用压力容器。坯料被铺放在附有脱模剂的模具表面，然后依次用多孔防粘布(膜)、吸胶毡、透气毡覆盖，并密封于真空袋内，再放入热压罐中。加温固化前先将袋抽真空，除去空气和挥发物，然后按不同树脂的固化制度升温、加压、固化。固化制度的制定与执行是保证热压罐成型制件质量的关键。该种成型工艺适用于制造飞机舱门、整流罩、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等产品。
8.真空导入：简称VIP，此法是在模具上铺“干”碳纤维复合材料，然后铺真空袋，并抽出体系中的真空，在模具腔中形成一个负压，利用真空产生的压力把不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维层中，使树脂浸润增强材料，最后充满整个模具，制品固化后，揭去真空袋材料，从模具上得到所需的制品。该工艺在1950年就出现了专利记录，但在近几年才得到发展。在真空环境下树脂浸润碳纤维，制品中产生的气泡极少，制品的强度更高、质量更轻，产品质量比较稳定，而且降低了树脂的损耗，仅用一面模具就可以得到两面光滑平整的制品，能较好地控制产品厚度。一般应用于船艇工业中的方向舵、雷达屏蔽罩，风电能源中的叶片、机舱罩，汽车工业中的各类车顶、挡风板、车厢等。
总结：随着碳纤维复合材料应用的深入和发展，碳纤维复合材料的成型方式也在不断地以新的形式出现，但是碳纤维复合材料的诸种成型工艺并非按照更新淘汰的方式存在的，在实际应用中，往往是多种工艺并存，实现不同条件、不同情况下的最好效应。同时碳纤维重量比铝轻，强度却高于钢，又有耐腐蚀、耐高温、模量高等优点，被称为“新兴材料之王”。碳纤维的产品在很多领域都有应用。希望以上的这些知识能够帮到大家，祝大家生活愉快。