經(jīng)過熱成型和脫模后的編織碳纖維織物/聚碳酸酯熱塑性復(fù)合材料的質(zhì)量，一直是大量研究的主題，特別是在需要SMC模具和復(fù)合成型的行業(yè)應(yīng)用中。這些復(fù)合材料在使用模壓模具和碳纖維模具的領(lǐng)域中至關(guān)重要。

本研究通過結(jié)合有限元仿真和田口正交表的方法，調(diào)查了熱成型參數(shù)的影響。仿真模型采用離散方法和微觀力學(xué)模型，以描述編織碳纖維織物的變形行為，類似于在熱成型模具和模壓工具中看到的變形行為。同時(shí)，加入了樹脂模型以確保仿真準(zhǔn)確性。該方法通過在五種不同溫度下進(jìn)行的偏向拉伸測試得到了驗(yàn)證，提供了有關(guān)材料在熱成型過程中的行為的重要數(shù)據(jù)，類似于使用BMC模具和壓制模具的過程。

關(guān)鍵的熱成型參數(shù)

研究集中于三個(gè)關(guān)鍵的熱成型參數(shù)，每個(gè)參數(shù)有三個(gè)等級，類似于在模壓成型中考慮的參數(shù)：

• 坯料溫度：影響材料的柔韌性及其適應(yīng)模具形狀的能力，這在SMC工具和BMC成型中至關(guān)重要。
• 模具溫度：影響復(fù)合材料的最終形狀和表面光潔度，通常會(huì)影響熱成型模具和SymaLITE模具。
• 坯料保持壓力：在將材料固定到位并確保一致成型方面起著關(guān)鍵作用，這對于像復(fù)合模具如SMC模具和碳纖維模具來說尤為重要。

研究的目標(biāo)是優(yōu)化四個(gè)重要的質(zhì)量因素：纖維包角、回彈角度、模具形狀適應(yīng)性以及U型工件的應(yīng)變，類似于在熱固性模具和LFT成型中所遇到的情況。通過調(diào)整熱成型參數(shù)，研究旨在實(shí)現(xiàn)這些因素的最佳組合，適用于各種復(fù)合工具方法。

結(jié)果與分析

有限元仿真顯示，從偏向拉伸測試中獲得的應(yīng)力-位移曲線與模擬結(jié)果非常吻合。這驗(yàn)證了本研究中采用的離散有限元方法的可靠性，該方法與驗(yàn)證SMC成型和壓制工具過程類似。

此外，田口正交表分析表明，坯料保持壓力是主導(dǎo)的工藝參數(shù)，類似于在模壓模具和BMC工具中的作用。坯料保持壓力的最佳值為1.18 kPa，使其成為熱成型過程中最關(guān)鍵的因素。坯料溫度是第二重要的因素，最佳范圍為160°C到230°C。有趣的是，模具溫度對最終復(fù)合材料質(zhì)量的影響相對較小，類似于在GMT模具和D-LFT模具中觀察到的行為。

最佳熱成型設(shè)置

該研究推薦了用于編織碳纖維織物/聚碳酸酯熱塑性復(fù)合材料熱成型的以下最佳設(shè)置：

• 坯料保持壓力：1.18 kPa（對模壓模具和SMC模具至關(guān)重要）
• 坯料溫度：230°C（與熱成型工具和熱壓模具相關(guān)）
• 模具溫度：190°C（有利于復(fù)合成型和碳纖維模具）

這些設(shè)置在所有四個(gè)質(zhì)量因素上取得了最理想的結(jié)果，表明對坯料保持壓力和溫度的精確控制對于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的復(fù)合模具和熱成型模具至關(guān)重要。

結(jié)論

總之，本研究的結(jié)果為熱成型參數(shù)對編織碳纖維織物/聚碳酸酯熱塑性復(fù)合材料的影響提供了寶貴的見解。研究得出結(jié)論，坯料保持壓力和坯料溫度是兩個(gè)最重要的因素，而模具溫度起著次要作用。這些發(fā)現(xiàn)對于從事復(fù)合工具、熱成型工具和模壓模具的人員至關(guān)重要，提供了一條明確的途徑，用于生產(chǎn)具有理想回彈角度、纖維包角和模具形狀適應(yīng)性的高質(zhì)量復(fù)合材料。