碳纖維板的工藝技術(shù)

 編織（to braid）是一種基本的紡織工藝，可以使兩條以上紗線在斜向或縱向互相交織形成整體結(jié)構(gòu)的預(yù)成形體。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強(qiáng)度大，硬度高，遠(yuǎn)超過(guò)同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因?yàn)槿绱?，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。碳纖維生產(chǎn)具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過(guò)性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。這種工藝通?？梢灾圃斐鰪?fù)雜形狀的預(yù)成形體，但其尺寸受設(shè)備(shèbèi)和紗線尺寸的限制（limit）。在航空工業(yè)，目前該技術(shù)主要集中在編織的設(shè)備、生產(chǎn)(Produce)和幾何分析(Analyse)上，最終的目的是實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化生產(chǎn)，并將設(shè)備和工藝與CAD/CAM進(jìn)行集成。碳(C)纖維板工藝技術(shù)一般分為兩類，一類的二維編織工藝，另一類是三維編織工藝。 傳統(tǒng)的二維編織工藝能用于制造復(fù)雜的管狀、凹陷或平面零件的預(yù)成形體，它與其它紡織技術(shù)相比成本相對(duì)較低。它的研究（research)主要集中在研發(fā)自動(dòng)化編織機(jī)來(lái)最大化減少生產(chǎn)成本和擴(kuò)大應(yīng)用范圍(fàn wéi)。它的關(guān)鍵（解釋:比喻事物的重要組成部分)技術(shù)包括(bāo kuò)質(zhì)量控制（control)(Quality Control)、纖維方向和分布、芯軸設(shè)計(jì)等。它在航空工業(yè)的應(yīng)用包括制造飛機(jī)進(jìn)氣道和機(jī)身J型隔框。該技術(shù)通常與RTM和RFI技術(shù)結(jié)合使用，另外也可以與擠壓成形和模壓成形聯(lián)合使用。碳纖維板其應(yīng)用水平在洛克希德•馬丁公司(Company)生產(chǎn)F-35戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)氣道制造中最能體現(xiàn)(tǐ xiàn)其先進(jìn)性，加強(qiáng)筋與進(jìn)氣道殼體是整體結(jié)構(gòu)，減少了95%的緊固件，提高了氣動(dòng)性能和信號(hào)特征，并簡(jiǎn)化了裝配(assemble)工藝。為了克服二維編織厚度方面強(qiáng)度（strength)低的問(wèn)題(Emerson)，開(kāi)發(fā)了三維編織技術(shù)，為制造無(wú)余量預(yù)成形體提供了可能（maybe)。但是該技術(shù)同樣受到設(shè)備尺寸限制。 目前，一般的編織設(shè)備只能生產(chǎn)小于100mm截面的預(yù)成形體，而飛機(jī)零件的大型化則需要大尺寸且昂貴的編織機(jī)。該技術(shù)雖然從60年代就已發(fā)展起來(lái)，經(jīng)歷了四步編織、二步編織到多層互鎖編織技術(shù)碳纖維板。隨著三維編織機(jī)的發(fā)展，其在飛機(jī)制造的未來(lái)仍具有很大應(yīng)用潛力（指?jìng)€(gè)人能力發(fā)展的可能性)。三維編織的 123456

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　　C、
　　J、T板材和I型梁、連桿、機(jī)體大梁、F型機(jī)身隔框、機(jī)身筒形件等都已得到驗(yàn)證(Experimental)。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。