11月12日，第十五届珠海航展已经顺利开展，会展中各种先进的飞机、导弹、无人机、机械狼等装备让人眼花缭乱，其中有一款携带摄像头的碳纤维导弹被很多人忽视。这种以图像制导+碳纤维壳体为主体的新型导弹，其中蕴含的技术含量可不低。当下使用的碳纤维导弹壳体，多为热固性碳纤维复合材料制成，加工流程中的预浸料的铺层尤为重要，会直接影响成型后壳体的稳定性和耐用性。智上新材料带你走进碳纤维预浸料的加工车间，介绍一些铺层环节的注意事项。
　　
 
　　碳纤维预浸料铺层前需要做哪些基础工作？
　　
　　碳纤维复合材料与金属材料存在天然的区别，这种区别会直接影响后续的生产和加工。现阶段，热固性碳纤维复合材料的加工方式中包含较多的手工作业部分，比如将碳纤维预浸料手动铺放到事先准备好的容器中。铺层工序开始之前，自然需要做一些基础准备工作，保障后续铺层的顺利进行。
　　
　　1、表面处理：
　　
　　a、清洁模具：确保模具表面清洁，无碎屑、油污、灰尘和其他污染物。
　　
　　b、使用脱模剂：脱模剂可以防止预浸料粘附在模具上，高温固化后的碳纤维制品脱模更方便，也不容易出现损伤。
　　
　　c、检查缺陷：检查模具中是否有划痕、裂纹或其他可能影响碳纤维制品光洁度的缺陷，后续考虑修补缺陷或更换模具。
　　
 
　　2、材料准备：
　　
　　a、预浸料预处理：热固性碳纤维预浸料需要低温储存，从冷库拿出后，需要放置到室温后再使用，避免冷凝。
　　
　　b、裁切预浸料：根据铺层计划将碳纤维预浸料提前裁切成所需的形状和尺寸，方面后续铺层。
　　
　　c、控制铺层方向：碳纤维预浸料铺层方向直接影响成型后制品的机械性能，根据需求控制铺层的方向和厚度。
 
　　3、工具和设备设置：
　　
　　a、检查真空袋：部分中空类碳纤维制品需要置入真空袋，检查真空袋是否完好（袋子、透气膜、离型膜等）。
　　
　　b、预热模具：部分碳纤维预浸料需要特定的温度才能获得最佳粘合力，因此需要提前对模具进行预热。
　　
　　c、其他工具准备：碳纤维预浸料铺层还需要用到剪刀、小滚筒（用于排出空气）、直尺、游标卡尺等，需要提前备好。
　　
 
　　碳纤维预浸料铺层时，边角和缝隙处该如何处理？
　　
　　在碳纤维预浸料铺层时，想要达到更好的效果，离不开技术和经验，同时也与制品自身的结构息息相关。物理结构越是复杂，预浸料铺层的难度越大，尤其是边边角角、转弯曲折的区域，实际铺层时还要考虑不能留有缝隙出现，那就非常考验技术人员的手法了。
　　
　　1、边角处理：
　　
　　a、使用更小更窄的预浸料：对于尖角或紧角，将碳纤维预浸料切割成更小的部分，更贴合实际的形状，操作起来就不容易引起褶皱和扭曲。
　　
　　b、调整纤维方向：铺设多层预浸料时，逐渐改变每层接近拐角处的纤维方向，有助于减少或消除拐角处的间隙，保持纤维与负载路径对齐。
　　
　　c、必要时使用填充物：在角度较为尖锐的部位可以添加少量填充材料（例如树脂），可以平滑过渡并防止纤维桥接。
　　
　　d、均匀施加压力：使用小滚筒或橡胶扫帚在拐角区域施加均匀的压力，确保预浸料完全贴合，避免产生气穴或皱纹。
　　
　　e、考虑铺层下降：当拐角特别紧凑时，在拐角处使用铺层下降（逐渐变薄层）的方式，可以帮助提高灵活性并减少应力集中。
　　
 
　　2、减少缝隙：
　　
　　a、交错和重叠铺层：预浸料层间存在间隙，可以使用交错层的重叠铺层方式，最大程度地减少薄弱点，前提是保证重叠方向对齐，不会损害碳纤维制品的强度。
　　
　　b、应用额外材料铺层：在关键区域，可能需要额外的片状或条带预浸料来加固和消除间隙，确保连续覆盖。
　　
　　c、树脂胶带处理小间隙：对于较小的间隙，富含树脂的胶带或预浸料条可以填充缝隙，有助于保持结构连续性并避免潜在的薄弱环节。
　　
　　d、仔细修剪边缘：修剪边缘以精确贴合，并避免过多的聚束或重叠，防止多余材料造成堆积或厚度不一致。
　　
　　e、避免过度拉伸：过度拉伸预浸料会导致间隙并扭曲纤维方向，因此在铺层时避免类似操作。
　　
 
　　3、特殊工具和技术
　　
　　a、使用热风枪或吹风机：在角落或间隙周围轻微加热可以使碳纤维预浸料更加柔软，但需要注意避免过度加热，防止过早引起树脂固化反应。
　　
　　b、使用滚筒或橡胶扫帚压实：使用专用滚筒，尤其是在复杂的轮廓和角落周围，压实各层，而不会产生间隙或皱纹。
　　
　　c、检查气穴和桥接：铺设每一层后，检查是否有气穴，尤其是拐角处，并根据需要使用滚筒或涂抹额外的补丁。
　　
　　短期内，热固性碳纤维复合材料制品的成型技术并不会有质的飞跃，这是材料性质决定的。想要打破这种局限，或许得从自身找到方法，比如应用热塑性碳纤维复合材料。热塑性碳纤维支持二次成型，但目前该项技术并不成熟，无法保障二次成型后的性能稳定性，因此还需要经过长时间的试验和优化。