碳纖維複合材料通過合理的設計可整體成型,這樣可以省掉許多組合型(xíng)架和裝配型架,降低生產成本。隨著技術的發展,在民用碳纖維製品中,專業的體育(yù)器材是碳纖維應用的較為廣泛與成熟的領域。據www.91複材介紹,目前(qián)碳纖維材料的體育器材成型方法有很多,主要包括纏繞(rào)成型、模壓成型、RTM成(chéng)型、拉擠成型等技術。
(圖示:碳纖維(wéi)材料自行車)
1、纏繞成型技(jì)術
在專門的纏(chán)繞機上,將預浸料坯均勻、有規律地纏繞在一個轉動的芯模上,後期固化、除去芯模獲得製品。纏繞成型法既適用於製造簡單的旋轉體,如圓柱體、球體及某(mǒu)些正曲率回轉體或筒形製品,也可用於非旋轉體部件製造。
其顯著特點是能夠按照製品的受力情況將纖維按一定規律排布,從而充(chōng)分發揮纖維的(de)強度,獲得輕質高強的製品;在工藝上能實現連續化、機械化生產(chǎn),並且生產周(zhōu)期短,生產效率高,勞動強度低;其缺點是(shì)製品固化後需(xū)除去芯模,不適宜(yí)於帶凹曲表麵製品的製造。用這種方法可以製成高爾夫球(qiú)杆(gǎn)和釣(diào)魚竿。
2、模壓成型技術
模壓成(chéng)型工藝是在封閉的模腔內借助加熱和壓力固化成型複合材料製(zhì)品(pǐn)的方法。模壓成型的模具由陰、陽模兩部(bù)分組成,增強材料(liào)一般(bān)為短切纖維氈、連(lián)續纖維氈和(hé)織物。
模壓成型法生產效率高,製品(pǐn)尺寸準(zhǔn)確,表麵光潔,特別適用於製造大批(pī)量以及精度和重複性要求比(bǐ)較高的製品。結構(gòu)複雜的製品可一次成型,無需有損於製品性能的(de)輔助加工(如車、銑、刨、磨、鑽等),製品的(de)外觀及尺寸的(de)重複性好。其缺點是:模具設計與製造複雜,初次投(tóu)資較高,易(yì)受(shòu)設備限製。
3、RTM成型技術
RTM(樹脂傳遞模(mó)塑,簡稱RTM)是(shì)複合材料較(jiào)為常用的一種(zhǒng)成型(xíng)技(jì)術。該技術是將纖維或預成坯鋪放到(dào)密閉模腔內,用壓力將樹脂(zhī)液注入模(mó)腔,浸透纖維(wéi)或預成型坯,然後固化,脫模成型製品(pǐn)。
RTM技術(shù)的優點是:能夠製造高質量、高(gāo)精度、低孔隙率(lǜ)、高纖維含量的複雜複合材(cái)料構件,無需膠衣樹脂也(yě)可(kě)獲(huò)得光滑的雙表麵;產品從設計到投產時間短(duǎn),生產(chǎn)效率高;RTM模具和產品可采用CAD進行設計,模(mó)具製造容易,材料選擇麵廣。
RTM成型的構件與(yǔ)管件易於實現局部(bù)增強或製造局部加厚的構件,帶芯材的複(fù)合材料能一次成型;RTM成(chéng)型過程中揮發少(shǎo),有利於保護勞動者及生產環境。目前一般使(shǐ)用RTM技(jì)術來批量生產自行車和劃艇的身體部分。
4、拉擠(jǐ)成型技術
用於連續生產纖維複合材料型材。拉擠是指纖維束或帶狀(zhuàng)織物在外力牽引(yǐn)下,經過(guò)浸膠(jiāo)、擠(jǐ)壓成型、加熱固化(huà)、定(dìng)長切割,製成具有特(tè)定(dìng)橫截麵形(xíng)狀和長(zhǎng)度不受限製的(de)線型製品的一種(zhǒng)方法。
它將(jiāng)經過浸漬的連續纖維通過具(jù)有一定截麵形狀(zhuàng)的成型模具,在模腔內(nèi)固化成型或在(zài)模(mó)腔內凝膠、出模加熱固化,在牽引(yǐn)機械拉(lā)力作用下可連續引拔出無限長的型材(cái)製品。拉擠成型工藝簡單,效率高;拉擠法製備製品時,增強纖維沿軸向平行排列,能有效地利(lì)用其強度。
采用纖維氈增強材料可製備各向同性製品;采用編織帶可提高製品的橫向強度。拉擠製品具有(yǒu)高強、輕質、易裝飾、表麵質量好等特點。這些性能對於許多類型的體育設施及相關應用(yòng)都是很理想(xiǎng)的,例(lì)如漁竿、弓箭、撐竿、滑雪杆(gǎn)等。
現代科技的飛速發展對體育產生了前(qián)所未有的影響,當今世界的體育競爭實質上是科學技術的競爭,而先進、新穎的材料則是提高體育科學技術水平(píng)的(de)重要條件之一。如(rú)今,在不少運動項目中(zhōng),人的體能(néng)和精神的激發都幾乎達到了極限,勝敗往往隻(zhī)在毫厘之(zhī)間,僅靠強(qiáng)健的(de)肌肉和良(liáng)好的競技狀態已很難獲勝(shèng),運動(dòng)員們越來越多地要依靠(kào)科學家的智慧,在運動員與運動員較量的背後,是國與國科技發(fā)展與(yǔ)人心凝聚的綜(zōng)合大比拚。(推薦閱讀(dú):如何提高碳纖維複合材料模壓製品的質量)