對(duì)碳纖維復(fù)合材料彎曲撐桿的成型工藝方法進(jìn)行了試驗(yàn)研究，比較分析了幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。分別研究了鋪層設(shè)計(jì)、吸膠工藝、熱縮工藝，采用了預(yù)浸料鋪層——熱壓罐固化工藝，制品具有厚度均勻、表面光滑平整的優(yōu)點(diǎn)。

       碳纖維復(fù)合材料(CFRP)具有優(yōu)異的機(jī)械性能和物理性能，是應(yīng)用于航空、航天、兵器、電子等領(lǐng)域重要的結(jié)構(gòu)材料。CFRP桿、管結(jié)構(gòu)是組成復(fù)合材料構(gòu)架的一種典型單元，是航空、航天器結(jié)構(gòu)中常用的結(jié)構(gòu)組件。如空間的桁架結(jié)構(gòu)常用CFRP管和鈦合金制造，地球同步軌道衛(wèi)星上的小發(fā)動(dòng)機(jī)支架用圓管支撐，大型衛(wèi)星天線的支撐桿大多采用CFRP圓管或方管。某天線的大型復(fù)合材料彎曲撐桿難以采用常用復(fù)合材料管的成型工藝。根據(jù)其特點(diǎn)及要求，經(jīng)研究采用預(yù)浸料鋪層——熱壓罐固化工藝，通過(guò)對(duì)復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)、吸膠工藝及熱縮工藝研究，解決了CFRP彎曲桿件的成型和表面質(zhì)量問(wèn)題。

       CFRP管常用的成型工藝有手糊法、卷管法、纖維纏繞法、預(yù)浸布鋪層法等。其中最典型的工藝是纖維纏繞法，在玻璃鋼管道、釣魚(yú)竿等制造業(yè)中常用。大型復(fù)合材料彎曲撐桿，長(zhǎng)度約2m，圓弧半徑約3m。截面為漸變圓形，大端直徑40mm，小端直徑20mm。由于其結(jié)構(gòu)為非軸對(duì)稱形狀，如采用纖維纏繞工藝，不僅難度很大，而且纏繞成型后的彎曲
撐桿粗糙表面難以加工成光滑表面。其它新型工藝如熱膨脹芯模法，對(duì)彎曲撐桿脫模困難。預(yù)浸料手工鋪層——熱壓罐工藝一般適用于板件成型，用于制造管件的表面質(zhì)量存在嚴(yán)重缺陷，需采取相應(yīng)的工藝措施。

      經(jīng)研究確定采用熱縮工藝，其基本原理是采用熱縮材料的熱縮特性對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行擠壓，同時(shí)熱縮材料抵御輔助封裝材料的皺折對(duì)復(fù)合材料制件的影響。

       首先在剛性芯模外面按材料設(shè)計(jì)的鋪層數(shù)、鋪層順序鋪放、纏繞碳纖維預(yù)浸料，然后進(jìn)行預(yù)吸膠。吸膠后去除吸膠材料，直接在預(yù)浸料疊層上加經(jīng)過(guò)表面處理過(guò)的熱縮套管，在一定工藝條件下進(jìn)行熱縮。熱縮完成后再將其封裝進(jìn)熱壓罐固化。最后脫模，剝離熱縮管，得到制品。制造工藝流程見(jiàn)圖1。

資料下載：   碳纖維復(fù)合材料彎曲撐桿成型工藝技術(shù).pdf