碳纤维车身制作

CARBON FIBE制作工艺
简介
CARBON FIBER
指含碳量高于90％的无机高分子纤维，由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90%以上的纤维。

其中含碳量高于99％的称石墨纤维。

碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X 射线透过性好。

但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。

因此，碳纤维在使用前须进行表面处理
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。

通用型
碳纤维强度为1000兆帕（MPa、模量为100GPa左右。

高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa模量250GPa和高模型（模量300GPa以上）。

强度大于4000MPa勺又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。

随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2％。

用量最大的是聚丙烯腈基碳纤维。

碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。

碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。

碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。

目前用于制作车身结构的制造工艺主要有以下三种：
1 、预浸料袋压/ 热压罐（Autoclave）
该工艺是将纤维预先被树脂浸润，制成半固化态材料，过程中纤维和树脂含量是可控的，采用手工积层，干法操作，易于施工，环境友好。

成型制品表面精度高，孔隙率低，品质高，由于采用热压罐加压固化，层间结合紧密，机械强度优。

目前是应用最广泛的工艺，是高端复合材料必备工艺，其材料需要低温运输和储存。

工艺流程：根据铺层设计和工艺规范在模具上手工逐层干法铺贴；制袋密封，使其内部处于真空并产生负压，消除气泡；送入热压罐，在一定的温度、压力、时间下固化成型。

2 、树脂传递模塑(RTM)
该工艺是将纤维经预成型，预编织处理，纤维铺放可设计，制品受力合理。

预成型纤维体预先铺放在模具型腔内，合模后通过设备用压力将树脂注入模腔，浸润纤维，固化成型，闭模操作，不污染环境，采用多模，多工位机械注射模式，生产效率高。

需要树脂灌注设备及多套模具，适于中等至大批量生产方式，制品双面光，尺寸精度高，可做结构复杂零件及镶件。

3、真空灌注/ 固化炉(Infusion)
在该工艺中，树脂在真空负压的作用下，被吸入型腔，浸润纤维，比手糊树脂用量可减少20%，可精确控制制品的含胶量，产品性能得到改善, 如无气泡, 孔隙率降低，力学性能得到保证, 厚度均匀,重量轻等。

均匀施压, 产品性能一致，加快积层速率, 提高生产效率，特别适于制作底盘，顶板，门板，发罩等部件。

产品在封闭状态下成型, 减少挥发物对人体的伤害，降低劳动量及劳动强度。

手工制作的大概步骤：
1 •翻模。

将原装品拆下，绕开连接件，在漆面上打薄车蜡，用玻璃纤维覆盖，以聚酯树脂刷匀，第一层要格外的当心赶走所有气泡确保张贴紧密，边缘的地方要谨慎处理成直角，否则无法脱模，然后进行多层覆盖，一般来说玻璃纤维布
3 层就够，玻璃短切纤维保证3 毫米左右厚度。

放在户外避阴处等待干燥。

2 •修模。

36小时干燥后轻轻敲打揭开，用橡皮铲、橡皮锤谨慎分离。

分离后对模具内表面进行抛光，边角用树脂对缺陷进行修型。

3・制模。

边角处理，用角磨机等设备将边缘内卷的部分谨慎磨成直角，为了便于成品脱模。

模具有较大气泡、缺陷的地方用补土找齐，抛光。

要成品上开孔的地方，用手工制作成型的木模翻制树脂“ Dumm”y ，就是用木头渣和树脂混合而成的东西另外制作一个模具，粘贴在模具上。

要注意在这个步骤，今后成品的连接件结合部位要制作出来。

4•制作。

固定模具，模具内表面用脱模剂喷涂3次，或用脱模蜡薄打。

用碳纤维布覆盖在模具内表面，然后快速用聚酯树脂刷均匀，并赶走所有气泡，用橡皮滚子、金属滚子反复压挤。

3小时后树脂层形成胶状后，覆盖上碳纤维或玻璃纤维，继续刷树脂。

厚度达到要求后，放在户外避阴处晒干。

5•脱模。

脱模后，成品表面用抛光机3次抛光，用切割装置将预开孔位置进行手工开孔切割，并对切口用800号砂纸磨光。

将成品与原装品进行尺寸比对，稍有差异，模具和成品即告报废。

6•后期制作。

将金属连接件、固定件、螺栓等零件结合到成品上，成功。

需要注意的地方：
1. 人必须全程带口罩和眼镜，穿工作服。

2. 树脂不能用高温固化的环氧树脂，要用常温固化的聚酯树脂，此材料易燃，但不需要高温固化设备。

环氧树脂的种类很多，性能对模型的要求都够了，但固化剂须斟酌，特性相差较大，另外要配上稀释剂用，不然粘稠度太大，刷在碳纤维上会带出很多毛刺，甚至跟你的刷子和成团。

另外一次配树脂不要太多，不然树脂固化的过程会产生大量的热，加速自身固化。

3. 脱模剂有毒，当心。

4. 碳纤维布一般最宽1 米，制作大型材料时，注意接缝纹理。

5. 干燥不宜在太阳下直晒，否则固化后尺寸会有变化。

6. 滚压碳纤布必须从一端向另一端滚压，不宜在一个部位反复滚压揉搓，滚压中让胶渗透纤维布，做到浸润饱满。

碳纤维布需要搭接时，必须满足规范要求
> 100mm
7. 按设计规定尺寸剪裁碳纤布，切记必须满足设计尺寸，严禁斜切碳纤布，并防出现拉丝现象。

8. 多层粘贴时，应在碳纤维织物表面指触干燥后立即进行下一层的粘贴。

如超过40分钟，则应等1 2小时后，再行涂刷粘结剂粘贴下一层。

制作实例：图看碳纤维材料扰流器制作过程（说简单点就是织布）
第一，在模具上面刷质量上乘的进口胶衣（图以树脂纤维模具为例）
第二，铺进口碳纤布。

第三，薄刷进口优质树脂。

第四.刷进口表面粘。

第五•铺进口纤维粘，并刷进口树脂粘紧。

第六，等待晾干，并经过脱模，合模，最终成型车尾扰流器雏形。

第七，细心剔除包围内的瑕疵。

第八，精细打磨抛光。