卷制碳纖維管是先設計好鋪層順序與角度，然后進行疊加，再進行卷繞的工藝方法。與纏繞工藝相比，卷管工藝制作出的碳纖維管樹脂含量穩(wěn)定性較好，可以有效解決固化過程中因溫度不均帶來的線段積分強度不一等問題。預浸料的鋪層技術在卷制工藝中影響巨大，下文，我們無錫智上新材就根據(jù)自身多年的碳纖維制品研發(fā)經(jīng)驗，對碳纖維管卷制過程的鋪層技術進行介紹。

碳纖維圓管

為什么要限制碳纖維預浸料的連續(xù)鋪層數(shù)？

       從生產(chǎn)者角度說，連續(xù)鋪層可以節(jié)約時間成本，但是連續(xù)鋪層數(shù)過多，必然會帶來泊松效應和微裂紋等負面問題。材料在沿加載方向伸長或縮短時,垂直于加載方向的部分便會隨之發(fā)生縮短或伸長現(xiàn)象，這就是泊松效應。泊松效應直接影響到制品的剛度和應用效果。泊松效應大的產(chǎn)品不適合應用于高壓、高溫、高載荷的工作環(huán)境，因此，碳纖維卷管過程中要嚴控泊松效應的產(chǎn)生。一般的碳纖維層壓板中同方向的鋪層數(shù)在8%-67%，我們無錫智上新材認為卷制碳纖維管的鋪層必須更加嚴格，應根據(jù)實際應用需求單獨設計。

碳纖維圓管

       除了泊松效應外，連續(xù)鋪層過多還會導致同角度連續(xù)層與其他層之間的剪切與耦合力度增大，造成斷裂面呈現(xiàn)明顯的層狀，制品強度大幅度下降，使用壽命嚴重縮短，尤其是在潮濕、風沙及高溫環(huán)境下，影響更為劇烈。

       限制同一鋪設角度的最大連續(xù)鋪層數(shù)可以有效減少微裂紋的形成，我們無錫智上新材建議連續(xù)同角度鋪層厚度不能大于1mm，同角度的最大連續(xù)鋪層數(shù)不能超過4層，單層厚度大于或等于0.3mm 的鋪層，同角度連續(xù)鋪層數(shù)不能超過3層。

不同角度的鋪層

為什么要重視鋪層角度設計？

       合理設計鋪層角度能有效提升碳纖維制品的整體性能，目前常用的鋪設角度為 0°、±45°、90°。如果鋪層角度設計不合理，會造成制品重量和成本的增加，碳纖維復合材料的性能優(yōu)勢也很難體現(xiàn)出來。

       鋪層角度設計必須要注意均衡性，均衡的鋪層角可以減少碳纖維復合材料部件在固化過程中產(chǎn)生殘余應力，從而避免翹曲變形。我們無錫智上新材強調，采用卷管工藝制作碳纖維管時，因為橫截面均一，所以必須保證鋪層在承載方向是均衡的，這在固化過程中尤為重要。不同的鋪層角度應該在鋪層順序中均勻分布。為最小化層間剪切，在兩個相鄰層間應最小化鋪層層間角度的偏差；為最小化耦合效應，層與層鋪貼過程中盡量±45 °鋪放。

不同角度的鋪層

        另外，在鋪層過渡區(qū)，應保持整體的對稱均衡性，將去除的分層位置交替地施加于接近或遠離鋪層的中間線區(qū)域；同角度鋪層數(shù)與整體鋪層數(shù)同步增減；外部鋪層應連續(xù)覆蓋整個表面，不能有斷層；盡量避免在外部去除鋪層，避免在同一點去除兩個或更多的相鄰層，盡可能地在連續(xù)鋪層之間交替去除鋪層；在實際應用中，每兩個斷層間至少應有一個連續(xù)鋪層。

（版權所有，轉載時請務必保持內(nèi)容的完整性并標明文章出處。）