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 碳纤维的产品形式及用于体育器材的主要成型技术

碳纤维复合材料通过合理的设计可整体成型,这样可以省掉许多组合型架和装配型架,降低生产成本.随着技术的发展,体育器材的成型方法很多,主要包括缠绕成型、模压成型、RTM成型、拉挤成型等技术.

1、缠绕成型技术

在专门的缠绕机上,将预浸料坯均匀、有规律地缠绕在一个转动的芯模上,最后固化、除去芯模获得制品.缠绕成型法既适用于制造简单的旋转体,如圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形制品,也可用于非旋转体部件制造.其显著特点是能够按照制品的受力情况将纤维按一定规律排布,从而充分发挥纤维的强度,获得轻质高强的制品;在工艺上能实现连续化、机械化生产,并且生产周期短,生产效率高,劳动强度低;其缺点是制品固化后需除去芯模,不适宜于带凹曲表面制品的制造.用这种方法可以制成高尔夫球杆和钓鱼竿.

2、模压成型技术

模压成型工艺是在封闭的模腔内借助加热和压力固化成型复合材料制品的方法.模压成型的模具由阴、阳模两部分组成,增强材料一般为短切纤维毡、连续纤维毡和织物.模压成型法生产效率高,制品尺寸准确,表面光洁,特别适用于制造大批量以及精度和重复性要求比较高的制品.结构复杂的制品可一次成型,无需有损于制品性能的辅助加工(如车、铣、刨、磨、钻等),制品的外观及尺寸的重复性好.其缺点是:模具设计与制造复杂,初次投资较高,易受设备-.

3、RTM成型技术

RTM(树脂传递模塑,简称RTM)是复合材料较为常用的一种成型技术.该技术是将纤维或预成坯铺放到密闭模腔内,用压力将树脂液注入模腔,浸透纤维或预成型坯,然后固化,脱模成型制品.RTM技术的优点是:能够制造高质量、高精度、低孔隙率、高纤维含量的复杂复合材料构件,无需胶衣树脂也可获得光滑的双表面;产品从设计到投产时间短,生产效率高;RTM模具和产品可采用CAD进行设计,模具制造容易,材料选择面广;RTM成型的构件与管件易于实现局部增强或制造局部加厚的构件,带芯材的复合材料能一次成型;RTM成型过程中挥发少,有利于保护劳动者及生产环境.目前一般使用RTM技术来批量生产自行车和划艇的身体部分.

4、拉挤成型技术

用于连续生产纤维复合材料型材.拉挤是指纤维束或带状织物在外力牵引下,经过浸胶、挤压成型、加热固化、定长切割,制成具有特定横截面形状和长度不受-的线型制品的一种方法.它将经过浸渍的连续纤维通过具有一定截面形状的成型模具,在模腔内固化成型或在模腔内凝胶、出模加热固化,在牵引机械拉力作用下可连续引拔出无限长的型材制品.拉挤成型工艺简单,效率高;拉挤法制备制品时,增强纤维沿轴向平行排列,能有效地利用其强度;采用纤维毡增强材料可制备各向同性制品;采用编织带可提高制品的横向强度.拉挤制品具有高强、轻质、易装饰、表面质量好等特点.这些性能对于许多类型的体育设施及相关应用都是很理想的,例如渔竿、弓箭、撑竿、滑雪杆等.