汽车碳纤维加工_碳纤维制作汽车配件***

tamoadmin 2024年06月20日 20:16 0

汽车碳纤维的介绍
碳纤维板的生产工艺
碳纤维脱模剂清洗用什么原料？
Balance汽车改装：碳纤维汽车配件为什么这么贵？

摘要：碳纤维加工成型可以用到的成型方法众多，常用的有喷射成型、缠绕成型、液态成型、模压成型、注塑成型、手糊成型、真空热压罐成型、真空导入成型、层压成型、拉挤成型等，大致可分为湿法成型和干法成型两类。湿法成型的碳纤维制品和干法成型相比，在硬度、加工性能、成本等方面有一定的区别。下面一起来了解一下碳纤维制品成型工艺有哪些吧。一、碳纤维制品成型工艺有哪些

碳纤维制品是使用碳纤维材料或碳纤维复合材料制成的物品，需要利用成型工艺来进行加工，随着碳纤维技术的发展，碳纤维成型工艺也在不断进步，常用的碳纤维制品成型工艺主要有：

1、喷射成型

（图片来源网络，侵删）

属于手糊工艺低压成型中的一类，使用短切纤维和树脂经过喷枪混合后，压缩空气喷洒在模具上，达到预定厚度后，再手工用橡胶锟按压，然后固化成型。这是一种半机械化成型工艺，在工作效率方面有一定程度的提高，但依然满足不了大批量生产。

2、缠绕成型

将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模成为复合材料制品的工艺。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高比模量以及低密度的特点，制品结构单一，可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。

3、液态成型

将液态单体合成为高分子聚合物，再从聚合物固化反应为复合材料的过程改为直接在模具中同时一次完成，既减少了工艺过程中的能量消耗，又缩短了模塑周期，但这种工艺的应用，必须以精确的管道输送和计量以及温度压力自动控制为基础，因此应用不是很广。液态成型主要包括树脂转移模塑成形、树脂膜渗透成型和真空***成型三种。

4、模压成型

将碳纤维预浸料置于上下模之间，合模将模具置于液压成型台上，经过一定时间的高温高压使树脂固化后，取下碳纤维制品。这种成型技术具有高效、制件质量好、尺寸精度高、受环境影响小等优点，适用于批量化、强度高的复合材料制件的成型。

5、注塑成型

这是一种新型技术，工艺流程短，并且更好地保留了纤维长度，达到节能高效生产的目的，主要适用于汽车轻量化领域。

6、手糊成型-湿法铺层成型

在模具工作面上涂敷脱模剂、胶衣，将剪裁好的碳纤维预浸布铺设到模具工作面上，刷涂或喷涂树脂体系胶液，达到需要的厚度后，成型固化、脱模。

7、真空热压罐成型

将单层预浸料按预定方向铺叠成的复合材料坯料放在热压罐内，在一定温度和压力下完成固化过程。

8、真空导入成型

在模具上铺“干”碳纤维复合材料，然后铺真空袋，并抽出体系中的真空，在模具腔中形成一个负压，利用真空产生的压力把不饱和树脂通过预铺的管路压入纤维层中，让树脂浸润增强材料，最后充满整个模具，制品固化后，揭去真空袋材料，从模具上得到所需的制品。

9、层压成型

将逐层铺叠的预浸料放置于上下平板模之间加压加温固化，这种工艺可以直接继承木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流变性能，进行改进与完善，适用于制作碳纤维板。

10、拉挤成型

将浸渍树脂胶液的连续碳纤维丝束、带或布等，在牵引力的作用下，通过挤压模具成型、固化，连续不断地生产长度不限的型材。拉挤成型是复合材料成型工艺中的一种特殊工艺，其优点是生产过程可完全实现自动化控制，生产效率高。

二、碳纤维湿法成型和干法成型的区别是什么

碳纤维制品加工成型的方法众多，大致可分为湿法成型和干法成型两种，两种工艺生产的产品性能上有明显的区别：

1、湿法工艺在加工过程中容易出现变形且截断部位容易出现脱丝，树脂和纤维的结合性较差，因与空气接触，容易出现氧化变色。干法预浸料工艺则不会出现上述情况，但是在紫外线照射下容易性能退化。

2、干法工艺做出的碳纤维制品硬度好，容易进行CNC加工，但是生产周期长不容易批量生产，制作成本高昂；湿法成型制品成本较低，生产工艺相对简单，工艺的生产工作效率较高。

在碳纤维的生产制作中，干法成型主要在高精度，高品质要求的情况下使用，湿法成型主要在外观件、批量生产的时候使用。

汽车碳纤维的介绍

随着各行业对材料轻量化和卓越性能的追求，碳纤维及其复合材料的应用越来越广泛，目前还没有大批量应用的原因主要是成本和生产效率的问题。而成本主要是材料成本和批量化成型加工成本，如何高速、高效大批量生产高质量、低成本的碳纤维复合材料，减少材料浪费，已经成为业内的共识。

1.车削加工

车削是在碳纤维增强复合材料(CFRP?)加工中应用最多的方法也是最基础的方法，通常适用于圆柱表面预定公差的实现。适合车削可以应用的刀具主要材料为：硬质合金或陶瓷以及聚晶金刚石。加工工艺中进刀速率，所切深度，和切削的速度都会影响工件成品表面质量和道具损坏程度，这也是进行技术优化的目标方向。

2.铣削加工

铣削通常是对成品工件再加工的一种加工方式，要求的加工精度较高，对复杂工件粗加工后的修缮性的铣削过程。在加工过程中，同样端铣刀和CFRP 之间要进行复杂的相互作用，造成 CFRP 工件存在没切断的纤维纱线以及分层现象。为减少和避免类似缺陷产生，只要在加工前期，科学预测切削力和轴分层和未切断的纤维纱线毛边的现象时有发生的大小，控制加工工艺参数设置，将有效减少了毛刺毛边的产生。

主要的工艺参数，如纤维取向、轴向和切向进给速度、切削速度等，都会对工件表面粗糙度产生显著影响。铣削加工的技术要求：反复实验纤维取向，轴向和切向进给速度，形成最佳参数，进行铣削加工。

3.钻孔加工

工件要求螺栓或铆接装配时需钻孔操作，在CFRP 钻孔过程中仍然存在一定问题：材料的离层现象，刀具的严重损耗以及孔内壁的质量问题。经实验分析，设置的切削参数、钻头的几何形态以及切削的质量对上诉产生的问题均产生明显影响。通常把损伤区最大直径和孔径比率称为损伤因子，也是表示分层现象的程度，分层因子越大，表示分层问题越为严重。

通过实验可以推理，切削过程中推力和分层现象产生也有相互关系，推削力的大小也可表示分层程度。基于相同的钻孔材料，不同于其他加工方式，钻孔加工中切削速率不会给切削力产生很大影响。

在同一切削参数下，与麻花钻头相比，参数对复合型特殊钻头分层影响较低。对于特殊几何特征的钻头，较大的进给速度和钻头直径可以减少分层，并且不同直径比钻孔切削力会随着直径比的减小而增大，随着进给速度的增大而增大。

4.磨削加工

通常在船舶制造，航天工业领域，对 CFRP 的工件质量要求更为苛刻。工件精度和质量都要求在较高加工方式下进行，而磨削加工的施工工艺恰恰符合其制造要求。磨削加工件精度要求十分严格，需对已经粗加工的工件进行细磨加工。磨削加工

?CFRP 要比金属困难和复杂得多，国内外学者也进行了相关研究，设计了一种杯形砂轮，在其内部提供冷却液对CFRP 进行磨削加工，比较了干式磨削、外部冷却液磨削和内部冷却液磨削3种加工方式，结果显示：内部冷却液磨削方式加工过程中，附着于砂轮上的基体树脂明显减少，砂轮中的磨粒能更有效地磨削纤维且在材料表面不会产生层离或毛刺现象。这种砂轮内部提供冷却液的方法展示出了更强的冷却效果，能显著降低磨削温度，同时有利于切屑的排出。

5.超声振动加工技术

超声振动加工机理是建立在传统加工过程中刀具和工件相对运动的基础上的，然后在对两者施加一定的超声振动，从而生产出性能更优越的复合型材料。该技术属于对传统技术的优化和***，较传统加工方式，技术更加先进，成品工件表面质量更加细腻，同时也降低裂纹产生的现象，节省了加工成本。有效减低了CFRP增强复合材料的加工难度，超声波的应用，彻底改善了材料去除机理，降低工具和工件相互的摩擦力，减少了工具加工时间，增强了刀具作用力，提高了加工效率，减少了刀具磨损，使工件加工的精度和质量更先进。主要有超声振动钻孔加工、超声振动磨削加工、超声振动铣削加工，超声振动切削加工。

(1)超声振动钻孔加工

超声振动钻孔加工是一种非传统的加工方法，在高效钻削加工复合材料方面具有很***展潜能，其主要优点包括：减小切削力和力矩;提高加工表面质量，减少毛刺;避免分层现象发生等。

有学者研究以金刚石磨粒旋转超声振动钻孔加工 CFRP，旋转超声钻孔加工如图 3 所示。对 CFRP的机理分析表明：CFRP 的材料去除机理更适用于脆性断裂而不是塑性变形，建立切削力模型用于预测加工参数和加工环境对切削力影响的关系，并通过试验验证了该力学模型的准确性。

(2)超声振动磨削加工

超声振动磨削加工结合了金刚石磨削加工材料去除机理和具有超声加工特点的复合式磨削加工技术。其优点主要有：可产生切削力减小和切屑减薄的效果;改善工件表面精度和形状精度;提高材料去除率，延长工具的寿命;提高脆性与延性域发生转变的临界切削深度，实现脆性材料的延性域加工。

参考资料：

[1]?中塑在线? id="id2">碳纤维板的生产工艺

现今阶段，无论是从性能考虑，还是从环保出发，汽车轻量化都已成为一种必然趋势。而碳纤维复合材料是汽车轻量化的不二之选，众所周知的顶级方程式赛车车身就整体使用的是碳纤维复合材料。随着技术的发展，这种材料逐步普及，已经开始运用于普通汽车上。

一、汽车轻量化已势不可挡

减轻车重是人们一直在追求探索的。汽车变轻，一方面能提高车辆性能，另一方面更能满足节能环保的需求。如果将现在汽车的钢材部件全部由碳纤维复合材料置换，车体重量可减轻40-50％，车子的提速和转向等性能显著提升。此外，当前我国机动车污染物排放量已超4,500万吨。研制轻量化汽车是实现我国低碳经济的迫切需求。数据显示，汽车每减重10%，燃油消耗可节省7%，目前钢铁材料约占车体重量的3／4，如果汽车的钢材部件全部由碳纤维复合材料置换，车体重量可减轻300kg，燃油效率提高36％，二氧化碳排放量可削减17％。若减重20%-30%，每车每年CO2排放可减少0.5T，不仅减少了使用成本，更加绿色环保。

二、碳纤复合材料是必然选择

碳纤维是由化纤和石油经特殊工艺制成的纤维，除了和一般碳素材料一样具备耐高温、耐摩擦、导电、导热等特性外，它强度更高，质量轻，更耐腐蚀。它的密度不到钢的1／4，但抗拉强度却是钢的7～9 倍，抗拉弹性也高于钢，在2000℃以上的高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。而且它外形柔软，可加工成各种织物。从使用的角度看，碳纤维不存在腐蚀生锈的问题，比普通金属耐用。在极端气候条件下，碳纤维的性质几乎不发生变化。使用碳纤维制造车身，可以省去高成本、繁琐的涂装工艺。难怪有人说，碳纤维几乎是目前可知的最能让汽车减重的完美材料。

碳纤维脱模剂清洗用什么原料？

全世界主要生产两种碳纤维。一个是PAN基碳纤维以聚丙烯腈为原料，另一个是沥青基的碳纤维，由煤、石油利合成沥青蒸馏而成沥青，然后再聚合成纤维。

在强度上PAN基的碳纤维要优丁沥青基的碳纤维，因此在全世界的碳纤维生产中占有绝对性的压倒优势。

碳纤维的生产工艺是什么？

对于碳纤维的生产工艺，当生产PAN基碳纤维的时候，被称为"母体"的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后，将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。除了常规类型的细碳纤维之外，PAN基碳纤维还包括粗纤维，被称为"人丝束类型碳纤维"，这种粗纤维的生产成本比较低。

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Balance汽车改装：碳纤维汽车配件为什么这么贵？

碳纤维是近代新发展的一种复合增强材料，碳纤维工件的强度和刚度分别比钢和铝高出数倍，同时重量却比它们轻很多，广泛应用于航空、航天、汽车、体育器材等领域。模压成型是碳纤维加工常见的加工方法，在成型产品最终完成脱模后，碳纤维复合材料制品表面会残留部分脱模剂，影响后续碳纤维零件的表面处理。因此，需对该脱模剂进行清除。

碳纤维脱模剂的主要成分包括有机硅油、脂肪酸酯和高分子树脂聚合物等。硅油具有较高的表面活性，为脱模剂提供良好的极压性的同时，对碳纤维表面的吸附力强。此外，硅油的脱模效果和清洗的难度还与硅油的粘性成正比，导致表面残留的脱模剂难以清除。

1.不同清洗工艺的优缺点

l 打磨水洗：清除效率较低，并且容易对产品表面造成损伤，清除效果不佳。

l 激光清洗和干冰清洗：设备及使用成本高，能量消耗大，使用条件限制多，性价比低。

l 表面活性剂清洗：成本低，清洗工艺简单，清洗效率高。

2.表面活性剂Texent629A

Texent629A润湿性强，降低体系表面张力，在碳纤维材料清洗中对硅油脱模剂具有优异的清洗效果，非常适合浸泡清洗的工艺。

经过邦普化学实验室测试，少量Texent629A与其他表面活性剂复配成清洗剂，通过加热浸泡，能高效去除碳纤维表面的脱模剂残留，达因值可达38.52。

第一次看到碳纤维的改装件，这像编织袋一样的材料，挺不起眼。就像LV织编袋，就算挂上了LV的牌子，看上去也还是挺次，可Balance的改装技师阿畅小哥哥对它赞不绝口。小蚊子就纳闷了，真有这么牛吗？

了解后才知道，真是被其貌不扬的外表所误导。所以人啊，越是无知的时候越是容易主观判断。

碳纤维具有许多优良的性能，密度低、强度高、耐超温、耐疲劳性好，热膨胀系数小且备有各向异性，耐腐蚀性好，Ｘ射线透过性好。

拥有这些特性的材料用在车辆上面，在运动性方向，更轻的重量在车辆的提速、制动还是过弯时，都能有更好的表现。强度高，应用在半轴和传动轴上，能够达到更优的传动效率。像阿尔法·罗密欧的Giulia和Stelvio身上也有着应用。