11月12日，第十五屆珠海航展已經(jīng)順利開展，會展中各種先進的飛機、導(dǎo)彈、無人機、機械狼等裝備讓人眼花繚亂，其中有一款攜帶攝像頭的碳纖維導(dǎo)彈被很多人忽視。這種以圖像制導(dǎo)+碳纖維殼體為主體的新型導(dǎo)彈，其中蘊含的技術(shù)含量可不低。當下使用的碳纖維導(dǎo)彈殼體，多為熱固性碳纖維復(fù)合材料制成，加工流程中的預(yù)浸料的鋪層尤為重要，會直接影響成型后殼體的穩(wěn)定性和耐用性。智上新材料帶你走進碳纖維預(yù)浸料的加工車間，介紹一些鋪層環(huán)節(jié)的注意事項。
　　
 
　　碳纖維預(yù)浸料鋪層前需要做哪些基礎(chǔ)工作？
　　
　　碳纖維復(fù)合材料與金屬材料存在天然的區(qū)別，這種區(qū)別會直接影響后續(xù)的生產(chǎn)和加工。現(xiàn)階段，熱固性碳纖維復(fù)合材料的加工方式中包含較多的手工作業(yè)部分，比如將碳纖維預(yù)浸料手動鋪放到事先準備好的容器中。鋪層工序開始之前，自然需要做一些基礎(chǔ)準備工作，保障后續(xù)鋪層的順利進行。
　　
　　1、表面處理：
　　
　　a、清潔模具：確保模具表面清潔，無碎屑、油污、灰塵和其他污染物。
　　
　　b、使用脫模劑：脫模劑可以防止預(yù)浸料粘附在模具上，高溫固化后的碳纖維制品脫模更方便，也不容易出現(xiàn)損傷。
　　
　　c、檢查缺陷：檢查模具中是否有劃痕、裂紋或其他可能影響碳纖維制品光潔度的缺陷，后續(xù)考慮修補缺陷或更換模具。
　　
 
　　2、材料準備：
　　
　　a、預(yù)浸料預(yù)處理：熱固性碳纖維預(yù)浸料需要低溫儲存，從冷庫拿出后，需要放置到室溫后再使用，避免冷凝。
　　
　　b、裁切預(yù)浸料：根據(jù)鋪層計劃將碳纖維預(yù)浸料提前裁切成所需的形狀和尺寸，方面后續(xù)鋪層。
　　
　　c、控制鋪層方向：碳纖維預(yù)浸料鋪層方向直接影響成型后制品的機械性能，根據(jù)需求控制鋪層的方向和厚度。
 
　　3、工具和設(shè)備設(shè)置：
　　
　　a、檢查真空袋：部分中空類碳纖維制品需要置入真空袋，檢查真空袋是否完好（袋子、透氣膜、離型膜等）。
　　
　　b、預(yù)熱模具：部分碳纖維預(yù)浸料需要特定的溫度才能獲得最佳粘合力，因此需要提前對模具進行預(yù)熱。
　　
　　c、其他工具準備：碳纖維預(yù)浸料鋪層還需要用到剪刀、小滾筒（用于排出空氣）、直尺、游標卡尺等，需要提前備好。
　　
 
　　碳纖維預(yù)浸料鋪層時，邊角和縫隙處該如何處理？
　　
　　在碳纖維預(yù)浸料鋪層時，想要達到更好的效果，離不開技術(shù)和經(jīng)驗，同時也與制品自身的結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。物理結(jié)構(gòu)越是復(fù)雜，預(yù)浸料鋪層的難度越大，尤其是邊邊角角、轉(zhuǎn)彎曲折的區(qū)域，實際鋪層時還要考慮不能留有縫隙出現(xiàn)，那就非常考驗技術(shù)人員的手法了。
　　
　　1、邊角處理：
　　
　　a、使用更小更窄的預(yù)浸料：對于尖角或緊角，將碳纖維預(yù)浸料切割成更小的部分，更貼合實際的形狀，操作起來就不容易引起褶皺和扭曲。
　　
　　b、調(diào)整纖維方向：鋪設(shè)多層預(yù)浸料時，逐漸改變每層接近拐角處的纖維方向，有助于減少或消除拐角處的間隙，保持纖維與負載路徑對齊。
　　
　　c、必要時使用填充物：在角度較為尖銳的部位可以添加少量填充材料（例如樹脂），可以平滑過渡并防止纖維橋接。
　　
　　d、均勻施加壓力：使用小滾筒或橡膠掃帚在拐角區(qū)域施加均勻的壓力，確保預(yù)浸料完全貼合，避免產(chǎn)生氣穴或皺紋。
　　
　　e、考慮鋪層下降：當拐角特別緊湊時，在拐角處使用鋪層下降（逐漸變薄層）的方式，可以幫助提高靈活性并減少應(yīng)力集中。
　　
 
　　2、減少縫隙：
　　
　　a、交錯和重疊鋪層：預(yù)浸料層間存在間隙，可以使用交錯層的重疊鋪層方式，最大程度地減少薄弱點，前提是保證重疊方向?qū)R，不會損害碳纖維制品的強度。
　　
　　b、應(yīng)用額外材料鋪層：在關(guān)鍵區(qū)域，可能需要額外的片狀或條帶預(yù)浸料來加固和消除間隙，確保連續(xù)覆蓋。
　　
　　c、樹脂膠帶處理小間隙：對于較小的間隙，富含樹脂的膠帶或預(yù)浸料條可以填充縫隙，有助于保持結(jié)構(gòu)連續(xù)性并避免潛在的薄弱環(huán)節(jié)。
　　
　　d、仔細修剪邊緣：修剪邊緣以精確貼合，并避免過多的聚束或重疊，防止多余材料造成堆積或厚度不一致。
　　
　　e、避免過度拉伸：過度拉伸預(yù)浸料會導(dǎo)致間隙并扭曲纖維方向，因此在鋪層時避免類似操作。
　　
 
　　3、特殊工具和技術(shù)
　　
　　a、使用熱風(fēng)槍或吹風(fēng)機：在角落或間隙周圍輕微加熱可以使碳纖維預(yù)浸料更加柔軟，但需要注意避免過度加熱，防止過早引起樹脂固化反應(yīng)。
　　
　　b、使用滾筒或橡膠掃帚壓實：使用專用滾筒，尤其是在復(fù)雜的輪廓和角落周圍，壓實各層，而不會產(chǎn)生間隙或皺紋。
　　
　　c、檢查氣穴和橋接：鋪設(shè)每一層后，檢查是否有氣穴，尤其是拐角處，并根據(jù)需要使用滾筒或涂抹額外的補丁。
　　
　　短期內(nèi)，熱固性碳纖維復(fù)合材料制品的成型技術(shù)并不會有質(zhì)的飛躍，這是材料性質(zhì)決定的。想要打破這種局限，或許得從自身找到方法，比如應(yīng)用熱塑性碳纖維復(fù)合材料。熱塑性碳纖維支持二次成型，但目前該項技術(shù)并不成熟，無法保障二次成型后的性能穩(wěn)定性，因此還需要經(jīng)過長時間的試驗和優(yōu)化。