碳纤维复合材料成型工艺技术

浅谈碳纤维复合材料成型工艺技术

李一军

（陕西千山航空电子有限责任公司）

引言

CFRP就是我们常说的碳纤维复合材料。这种材料在航天、军工、电子、等等诸多领域都有着很广泛的应用。尤其是碳纤维复合材料杆件是航空航天结构中最重要的组成部分，常用于飞机和航天器的内部骨架以及发动机等零件的固定支架等。碳纤维复合材料管被应用在雷达、电视塔用于天线使用。本文主要对碳纤维复合材料成型所采用的预浸料铺层-热压罐固化介绍，并对技术工艺的难点进行分析。首先我们先来认识以下碳纤维合成材料：

1碳纤维复合材料

在当代高科技产物都是出于军事领域，碳纤维复合材料也是一样。在20世纪50年代，世界强国都开展了对太空领域的探索，所以碳纤维复合材料也应运而生，随着科技的不断进步，碳纤维复合材料制品也进入了平常人的生活中，小到羽毛球拍大到汽车无处不见到碳纤维何处材料的身影。碳纤维合成材料的强度要高于铜，自身重量却小于铝。与玻璃纤维相比，碳纤维还有高强度、高模量的特点，是非常优秀的增强型材料。它不仅可以对塑料、金属、陶瓷灯材料进行增强。还可以做为新型的非金属材料进行应用，它的组要特点有；高强度、耐疲劳、抗蠕变、导电、高模量、抗高温、抗腐蚀、传热、比重小和热胀胀系数小等优异性能。

1.1碳纤维树脂复合材料

环氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯是目前被最多应用于基体的树脂材料。这类复合材料的比重比铝轻，强度还很高。其弹性模量要大于铝合金和钢。并且疲劳强度高，冲击韧性好。同时抗水和湿气，化学稳定性高，摩擦系数小，导热性好，还具有受X光线辐射时强度和模量不变化等特点。总之其性能要高于玻璃钢，所以被广泛应用于航天工程。但这类材料也有很大的不足，做为复合材料，碳纤维与环氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯等材质的粘结力不够大，而且各向异性强度高，在高温环境下不稳定。

1.2碳纤维金属复合材料

碳元素不容易在常温条件下和金属发生反应，只有在高温情况下才会生成金属碳化物，所以碳纤维金属复合材料比较不容制作。目前使用的碳金属都是熔点低或者合金材料。但是其自身良好的强度和弹性也要高于普通金属，最显著的事例就是碳纤维和铝锡合金形成的符合材料。这种材料的抗磨性十分优越，主要被应用于高级轴承材料。例如这种材料最先在法国的高速铁路中被应用于高速列车的制动装置，由于其较强的抗磨和抗损性，使得法国高速列车的制动装置要优于其他国家，处于世界先进行列。

1.3碳纤维陶瓷复合材料

与石英玻璃相比，碳纤维石英玻璃复合材料有着超高的抗弯性和冲击性，其抗弯强度是石英玻璃的12倍，抗冲击性是石英玻璃的40倍，而且还拥有很强的热稳性。碳纤维石英玻璃克服了传统玻璃脆性强的特点，使其强度大大增加，形成了一种新型的陶瓷材料。在玻璃中混入60%的碳纤维细粉就可以将强度提高很多倍而且在抗机械的冲击性和抗热方面都有明显的提高，这在大程度上克服陶瓷的脆性，同时保持陶瓷原有很多优异性能，以防碎陶瓷目前发展情况来说防碎陶瓷有着十分广阔的发展前景。

2成型关键技术

2.1铺层设计

铺层设计是碳纤维复合材料成型的关键，它包括铺层角度、铺层顺序、铺层的层数的设计，而且铺层设计是直接决定材料性能和强度的主要工序。所以在构件的设计中要优先考虑支撑杆轴向的膨胀系数的要求，还要考虑其强度，并且要针对材料的实际实用性和加工方式，所以一般的铺层方向都分为轴向和沿管周铺设两种形式。尤其复合材料的各向异性十分突出，这就决定了物理性和力学性都要集中在碳纤维轴向，碳纤维轴向与径向的线膨胀系数为-0.3×10K和12×10K，所以通过不同的铺层比例设计就可以得到膨胀系数。在计算中因基体树脂为同性材料，所以就会忽略基体树脂的膨胀变形。当轴向纤维和径向纤维的层数比为3：2就可以使复合材料在轴向达到膨胀系数要求。最后在根据复合材料肝的强度和铺层工艺性能要求来最后决定铺层的先后顺序。

2.2表面质量分析

应用袋压工艺成型的管件经常会出现皱折、富胶、和条纹的现象。所以在进行复合材料铺层的同时必须对预浸料叠层块施加足够的力，以保证避免出现复合材料松散和结构尺寸加厚的问题。在工序中要注意在成型时期对各层复合材料进行加压，保证树脂的排出。碳纤维复合材料的质量问题都出现在加压的工序中，所以在操作时我们必须注意。在复合材料叠层块压紧的过程中壁厚将减小，其周长也会相应的减小，这是就会出现松弛纤维被压弯打折的情况，在加上成型的预浸料叠层块原料本身就带有一定的皱折和条纹，所以固化后自然会出现问题。所以在铺层工艺时一定要最大限度的压实复合材料层。避免出现外观质量问题。在对辅助材料的选择上一定要控制皱折率，其组要控制方法有热缩工艺和预吸胶工艺。

2.3热缩工艺

采用热缩管并利用其自身特性对复合材料进行压实就热缩工艺，热缩工艺主要使树脂进行软化，当热缩管达到收缩温度的同时就会出现收缩变形的现象，并且口径发生缩小并被压

摘要：随着科学技术的发展人类对物品的材料性能要求越来越高，复合型材料打破传统材料定义为人们提供了更轻、更坚硬、韧性更好的材料。使人们的生活因为复合材料的应用得到广泛提高，通过对碳纤维复合材料施工工艺的介绍是大家对碳纤维复合材料有广泛的认识。

关键词：碳纤维复合材料；成型；工艺

（下转第169页）研究园地

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证认识不够。

3电力企业精细化财务管理的有效措施

3.1施行全面预算管理

①就是进行预算编制，全面预算管理一个比较系统的管理制度，需要管理人员的统筹规划以及细心组织。电力企业可以借助电脑联网的软件系统，对企业财务预算的执行情况进行有效的分析，在分析之后定期给高层管理人员提高准确、完整的财务报告。②就是强化资金预算管理，电力企业的预算范围要从之前的单一企业经营生产资金计划渐渐扩大到电力经营生产、投资基建等方面去，从而达到强化资金预算管理的要求。③就是对制定好的预算方案进行实时监控。电力企业的财务部门应该及时与其他相关部门进行实时的信息交流，对各个部门所完成的预算情况进行实时监控，以此来实现电力企业的预算目标。

3.2建立财务风险的控制机制

当电力企业面临财务风险的时候，应该在国家有关政策的扶持下争取国家相应的电价政策，以此来减少那些高能耗产业将财务风险转嫁给电力企业的可能性。加快农村电力体制的改革，建立一种“谁使用谁管理，谁投资谁受益”的原则。进行农网改造资产产权的转移，以此消除出现在电力企业生产经营中的不确定性。电力企业可以建立起一种财务风险控制机制，通过对财产保险的购买、缴纳保险费用的方式对财务风险所造成的损失进行一个有效控制。将存在与特定时期的财务风险进行分解，以此来减少因为财务风险而出现资金短缺的情况，将财务风险进行转移，这样可以减少因为财务风险带来的财务困难，能够有效的增强电力企业抵御与控制风险的能力。

3.3强化财务信息化程度

电力企业强化财务信息化程度主要目的就是达到信息共享，达到信息共享主要是为了应对内外部瞬息万变的环境，使管理人员根据这些变化作出准确的相对应的决策，以此来提高电力企业在竞争中脱颖而出。目前，随着互联网以及数据库的

相继出现，电力企业的业务就算在地理上分布比较广也能够进行集中处理，这样就解决了电力企业信息的孤岛问题，能够使电力企业的高层领导能够随时对财务信息进行查询、分析以及指导。

3.4培养现代化的财务人员

很多财务人员所具有的知识大多数是在学校里获取到的，并且在出身社会后没有再继续进行知识的汲取，这就造成很多财务人员的知识在工作中出现不够用的情况。因此，电力企业的财务人员应该树立“活到老学到老”的观念，不断在工作中汲取相关知识来丰富自己。电力企业还要对缺乏专业知识的财务人员进行不断的培训，培养出现代化的财务人员。只有这样培训出来的财务人员才能在电力企业改革中起到重要的作用，才能保证电力企业财务队伍的健康发展。

4结束语

电力企业实行精细化财务管理主要目的就是为了提高其财务管理水平。在未来，精细化管理是整个电力企业管理的必然趋势。电力企业只有实行了全面预算管理制度、建立财务风险的控制机制、强化财务信息化程度以及培养现代化的财务人员才能提高其财务管理水平，经济效益也会随着提高。

参考文献：

[1]甘耀平.浅谈电力企业精细化财务管理[J].科技资讯，2011，（11）：204.

[2]宫丽丽.电力企业精细化财务管理研究[J].中国新技术新产品，2012，（11）：229.

[3]张宏达.浅析电力企业财务精细化管理[J].华章，2010，（29）：21，26.

[4]李丽，李延霞.精细化财务管理的特征和其在企业财务管理中的作用[J].中国管理信息化（综合版），2006，9（9）：72~73.

[5]王延伟，张丽娟.电力企业精细化财务管理对策探析[J].东北电力大学学报，2009，29（5）：1~3.

实。所以在高温固化的状态下热缩材料可以很好的将热压力进行传递，并可以消除皱折对复合辅助材料的影响。热缩工艺需要一定的温度环境，以保证收缩和压实的质量。热缩工艺中最重要的质量参数是加热时间和对温度的控制。在确定热缩工艺时以热缩材料的收缩性能为根据，并充分考虑模具的热容滞后因素，对具体的复合材料制件灵活运用。热缩材料的主要方式为外加热，使用设备如酒精喷灯和热电吹风，如果条件允许可以使用烤箱，所以针对复合材料这一特点就要求在加热的时候对温度严格控制，保证低温和短时间加热，避免对热缩材料的热缩方式对树脂体系凝胶性能的影响。

2.4预吸胶工艺

预吸胶工艺就是将预压实工艺与热缩工艺相互配合使用。我们在进行固化前都在适当的温度压力下对复合材料的叠层进行吸取树脂的工序，这样做的主要目的是对复合材料中的树脂含量进行控制。本道工序要达成俩个目的：①在压紧预浸料叠层的同时起到消除固化热是缩管和预浸料叠层之间中的吸胶材料，造成热缩管和预浸料叠层紧密相接。②整个工序使热缩管内壁和外壁效果相同，这样就保证了材料表面的光滑和平整。预吸胶工艺的主要控制参数都集中在温度，压力和恒温时间几个方面。所以在整个工艺的制定过程中要保证工艺的合理性，在完成吸胶工序的同时，还要达到压实的目的，同时更要减少对复合料凝胶性的影响。

3结束语

通过对碳纤维复合材料成型技术的分析表明，手工铺层、热压罐固化工艺是进行碳纤维复合材料成型加工的最好方式，尤其在热固化中缩管收缩过程均匀一致，内壁光滑平整，并且有效的消除透气毡和其他辅助材料在收缩时形成的条纹，并能保证材料在固化后表面光滑，五皱折，更好的提高材料质量。

参考文献：

[1]碳纤维复合材料.

[2]陈烈民．无纵向温度变形的复合材料管的铺层设计．宇航材料工艺，1999，02.

[3]靳武刚．热缩塑料在复合材料成型工艺中的应用.塑料科技，2001（5）：7.

[4]陈烈民.复合材料在航天结构中的应用研究[J].宇航材料工艺，1994年06期.

[5]靳武刚，白晓红.碳纤维复合材料天线支撑杆的研制[J].工程塑料应用，2004年11期.

[6]靳武刚，高建军.碳纤维复合材料弯曲撑杆成型工艺技术.电子机械工程.2003年03期.

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