短纤维模压碳碳刹车盘用预浸料的制备工艺及设备.pdf

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1、新工艺·新技术·新设备短纤维模压碳／碳刹车盘用预浸料的制备工艺及设备ProcessandEIuipmentformanufacturingChoppedfibrePrepregsforC／CBrakediscs北京百慕航材高科技股份有限公司谈竞霜姜海李东生张保法王秀飞张为梁［摘要］对制备短纤维模压预浸料的工艺及设备溶剂法制备碳纤维预浸料的工艺示意图［2］。多个丝束进行了分析与研究，并对如何控制预浸料工艺参数进的碳纤维束经过校正蓖子排列成单一方向浸入盛有胶行了讨论。液的胶槽内，再经两挤胶辊引出后，通过多道热压辊，关键词：预浸料刹车盘工艺及设备收卷后再切短至所需长度。这里挤胶辊和

2、热压辊都是［ABSTRACT］TheprocessandeCuipmentfor需要油供热的。manufactureofchoppedfibreprepregsandthecontroloftheprocessparametersarediscussed.Keywords：PrepregsBrakediscsProcessande-Iuipment碳／碳复合材料（下称C／C复合材料）自2U世纪7U年代用于制备飞机刹车盘以来，以其密度低、热性能优异、摩擦磨损性能稳定等特性已广泛地应用在各机型刹车系统中。C／C刹车盘制备的基本思路是，先将碳纤维增强材料预先制成预制体，然后再以基体

3、碳填充逐渐形成致密的C／C复合材料。目前，制备C／C图1美国ABS公司的C／C刹车盘工艺示意图刹车盘预制体的方法有3种：碳布叠层、碳纤维及毡叠Fig.1SchematicdiagramofmanufacturingC／C层针刺、短纤维浸树脂模压。研究证明，预制体制备的brakediscsofAircraftBrakingSystemsCorporation方法不同，C／C刹车盘组织结构及其各种性能也不相同。本文在借鉴国内外制备工艺的基础上，较系统地研究了短纤维模压预浸料的制备工艺及设备结构。l短纤维模压C／C刹车盘用预浸料制备工艺的确定l.l工艺方法分析短纤维模压预浸料制备工

4、艺方法较多，图1为美国ABS公司的短纤维模压C／C刹车盘工艺示意图［1］。图2溶剂法制造碳纤维预浸料的工艺示意图纤维束从线轴经过打捻器得到纤维绳，通过分散头把Fig.2Schematicdiagramofmanufacturing多个纤维绳均匀分散，经切刀切短后杂乱地散落在已prepregsbysolventmethod装有树脂的模压型腔内，底部圆盘传输器能保证短纤维绳杂乱且均匀落入模腔内，当短纤维绳达到重量后热熔法浸渍工艺大体有3个工序：混料、涂模和热热压成型，预成型后再次浸入树脂，并用专用夹具定型熔浸渍。将树脂、固化剂和填料在一定温度下搅拌均放入烘箱固化成型，再碳化、致密

5、化、机加工至成品。匀后热涂敷在剥离纸上再进入热熔浸渍工序。该方法另外，短纤维模压预浸料的制备可以利用无纬布制备工序较繁杂，所需设备庞大且复杂，附加材料（如制造工艺，将连续的预浸料经切割机构切短后制得。剥离纸）费用也比较昂贵，而且热压辊都是由热油供热连续的预浸料制造又有溶剂法和热熔法之分。图2为的，需要一套油加热循环系统。582002年第9期新工艺·新技术·新设备1.2工艺设备及其结构特点配设计切刀的切割次数和纤维的走线速度之间的关通过对以上几种制备短纤维模压预浸料工艺的分系，达到所需长短的要求。析，根据C／C刹车盘对短纤维模压预浸料工艺的要（5）落料装置：参考美国ABS公司落

6、料机构，模腔求，确定合适的制备工艺方法。在满足工艺参数要求放在旋转的圆盘上，使切断后的预浸料经分散辊打散的前提下，从降低制造成本及利用现有设备进行部分后能均匀杂乱落入模腔内，当预浸料重量达到要求后改造的思路出发，我们选择了溶剂法。将已有的设备再进入热模压工艺。稍加改造就可制备短纤维预浸料，烘干部分简化为用2短纤维模压预浸料工艺参数的控制电加热炉烘干，可减少一套油加热循环系统的设计。另外，将原设备中的收卷机构拆掉改设计为切割装置，短纤维模压预浸料含胶量、离散率及纤维束内树使长纤维预浸料直接切短。落料装置的设计，达到短脂的浸润性，这些指标是考核该种预浸料是否能制备纤维预浸料在模压

7、盘内杂乱均匀地排列。图3为制造出C／C刹车盘的重要工艺因素。短纤维模压预浸料工艺示意图。（1）含胶量及其离散率的控制。预浸料含胶量决定模压预制体成型的好坏，控制其含胶量主要通过调节浸胶时间、胶液粘度及挤胶辊挤压量等参数实现，其离散率的控制取决于胶液粘度的均匀性和溶剂挥发的变化率。树脂与溶剂在搅拌器内充分混合，记录搅拌时间与胶液粘度均匀性的关系，找出胶槽内溶剂在一定时间内的挥发规律，确保任何时间内的预浸料含胶量都控制在要求的范围内。图3短纤维模压预浸料制备工艺示意图（2）纤维束内树脂浸润性的控制。Fig.