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应用于体育休闲领域的碳纤维复合材料(CFRP)产品制造工艺
发布时间:2023-03-02
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(1)缠绕成型工艺

在缠绕机上,把预浸料坯均匀并规律性地缠绕到转动芯模上去,然后进行固化并除去芯模,以此获取器材。缠绕成型技术不仅适合进行简单旋转体制造,即圆柱体或者球体、圆筒形制品等,还适用于非旋转体部件制造。显著特性是就器材受力状况,根据既定规律进行纤维均匀分布安排,以此将纤维的强度全面发挥出来,从而获取轻质并且强度较大的器材。而在工艺上,可以进行连续化与机械化生产,生产周期比较短,生产效率与水平较高,劳动强度相对偏低。但是其中也存在不足,即器材固化之后,还需要进行芯模去除操作,并不适合带有凹曲表层的器材制造,此方法适用于进行高尔夫球杆与钓鱼竿制造。

 

(2)模压成型工艺

模压成型技术是基于封闭模腔内部,以加热与压力为辅助固化并制成复合材料器材的方式。模压成型时,模具主要包含阴模与阳模两大部分,其中增强材料则选择短切纤维毡、织物等等,模压成型技术的生产效率比较高,器材的尺寸标准,表层干净整洁,比较适合进行大批量、精确度与循环性要求高的体育器材制造。结构比较复杂的体育器材,可以一次性成型,不需要采取辅助加工,还可以避免对器材性能造成损伤,而且器材外观与尺寸循环性良好。但是缺陷在于模具设计制造太过繁杂,在初始投资的时候成本比较高,很容易受使用设施设备的约束。

 

(3)RTM成型工艺

RTM成型技术,就是所谓的树脂传递模塑,是复合材料经常使用的成型技术。此技术主要是把纤维与预成坯铺放到密封模腔中,通过压力作用把树脂液传输到模腔中去,浸透纤维与预成坯固化之后,脱模成型为体育器材。此成型技术的优势在于可以制造出质量较高、精确度较高、孔隙率比较低、纤维含量非常高的复合型材料器材,不需要胶衣树脂,便能够获取更加光滑的双表层。体育器材从设计到投产整个流程,耗费时间比较短,生产效率与质量高。且RTM模具与成型器材能够利用CAD完成设计,模具制造简单,材料的选择面广泛。此外,RTM成型构件与管件极易实现局部增强或者制造局部加厚的构建,带有芯材的复合材料可以一次性成型。RTM成型时,不会大量挥发,可以在一定程度上保证操作工人身体不受损害,也会造成环境污染。当下利用RTM技术主要进行自行车与划艇主体部分大批量生产。

 

(4)拉挤成型工艺

拉挤成型技术主要适用于进行碳纤维复合材料型材连续性生产。而拉挤就是纤维束或带状织物受外力牵引作用,通过浸胶、挤压成型、加热固化等,制造具备特定横截面形状与长度不受限的线型器材。其把通过浸渍之后的连续纤维基于具备截面形状的成型模具,基于模腔内实现固化成型,或者基于模腔内部凝胶与出模,然后加热实现固化成型,受牵引机械拉力的带动,能够连续牵出无限长度的型材体育器材。拉挤成型的工艺比较简单,生产效率也非常高。在进行体育器材制造的时候,增强纤维沿着轴向平行进行均匀排列,可以充分发挥其强度。而且通过纤维毡增强材料,可以制造具备向同性器材。而通过编织带能够在很大程度上提升器材横向强度。拉挤成型器材具备强度高、轻质、表层质量好等优势特性,其对各种类型体育器材而言,应用都非常理想,即弓箭、撑杆、滑雪杆等等。

 

综上所述,碳纤维复合材料在国内外的发展潜力都比较大,而且发展前景良好。到现在,碳纤维复合材料已经在体育器材市场中占据了很大比例,并形成了一定程度的认知基础。在社会进步发展的推动下,人们对体育器材的要求也不断提升,碳纤维复合材料不仅符合时代发展需要,与时俱进,而且还具备广阔的发展前景,值得大力推广与应用。

 

碳纤维复合材料在体育休闲领域有非常多的应用,其实碳纤维复合材料还广泛的应用在体育赛事领域中,比如滑雪和射箭。

 

滑雪板

近年来,滑雪运动备受青睐,其中滑雪板则是关键的体育器材,与运动员最终成绩息息相关,并且与运动员的安全密切相联,因此,必须对此采取有效措施加以解决。在滑雪板制造上,应保证质量轻,减震性能强,使用寿命长,因此,最佳选择就是碳纤维复合材料。通过利用用碳纤维增强复合材料(CFRP)可以制造性能良好的滑雪板,并且比传统木质和金属的滑雪板质量好,木质的容易变形损坏,金属的适应性较差,但是复合材料的滑雪板并不存在这些后顾之忧,还可以强化其韧性,延长使用寿命。用CFRP制造的滑雪板,其特点是刚性大,耐摩擦,在转弯、斜坡和越野赛中脚底用力较小。用CFRP制造的滑雪杖在运动界也享有盛名。其特点是刚性大,重量轻,一般在150克左右。

 

射箭

在射箭项目中,改善射箭用具的性能是提高射箭成绩的重要途径,而改善其用具性能的主要方法就是提高弓和箭的比弹性。当今世界最好的弓是碳纤维复合材料系列产品,由碳纤维复合材料制作的弓臂(弓片)可承受50kg/Hun²的弯曲应力,赋予箭最大的初速度和最远的射程。开弓射箭,一张一弛,碳纤维复合材料的耐疲劳特性是玻璃钢和金属材料所无法比拟的,因而所制弓臂的使用寿命更长。(来源:材料委天津院) 

 

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