碳纤维SMC产品生产中常见问题及解决计划

1、什么是碳纤维SMC？

在碳纤维复合质料领域，碳纤维片状模塑料（Carbon Fiber Reinforced Sheet Molding Compound，简称CF-SMC），是由高强度碳纤维短切质料(12.5/25mm)浸渍种种树脂基体后所形成的高性能薄片状半制品。CF-SMC作为一种高性能的成型质料，正逐步在航空航天、汽车制造、风电叶片及体育器材等多个行业展现出其奇异的优势。然而，只管CF-SMC具有质量轻、强度高、耐侵蚀等诸多优点，其生产历程中仍碰面临一系列常见问题。

基体树脂、增稠剂、固化剂等混淆好并铺设到下方移动载体膜上→切割好的碳纤维碎片随机漫衍在带有树脂的载体上→将涂有树脂浆料的上外貌载体膜以朝下的方法安排在短切碳纤维上→短切碳纤维呈上下树脂之间夹层状态，再将空气挤压出，树脂浸润到碳纤维中，形成CF-SMC。

 

2、碳纤维SMC的特征

质料融合了碳纤维的优异性能和SMC的成型工艺特征，是一种高性能、高效率模压成型质料。

与通例预浸料相比：SMC零件生产效率更高，制造本钱更低；很容易加工制备肋骨和角撑板等结构；能够成型肋骨 、凸台、厚度转变；可以包覆金属件成型；可以制造具有混淆结构（如一连+不一连纤维）；尺寸稳固性高制备成形状较为重大 、有较高尺寸精度要求的碳纤维复合质料零部件。

与玻纤SMC相比：不但纤维含量高，还具有低密度和理想的力学性能。

 

3、碳纤维SMC的应用领域

现在被用于大批量地制造交通运输、运动器材、医疗器械、电子装备、消耗品市场、特殊装备等所需更高性能且轻质的重大结构的复合质料部件，以及需要新花纹的装饰性部件。

 

4、一些常见问题及缘故原由

爆发缘故原由：

1、质料 

• SMC树脂流动性差，质料内部空气无法逸出 

• 质料熟化不完全，含浸不佳，气体无法逸出

2、工艺 

• 压机无排气功效，产品内部气体无法逸出 

• 模具无排气槽，产品内部气体无法逸出 

• 模具温度不均，影响树脂流动，气体逸出不全 

• 合模速度过快，气体来不急逸出 

• 投料面积过大， 中心区域气体来缺乏逸出

爆发缘故原由：

1、质料 

• 树脂浸润性、流动性不佳 

• 树脂含量不均，局部树脂含量偏低
2、工艺 

• 压力较低，树脂未流动或流动不充分 

• 投料缺乏 

• 加压时间过早或过晚错过较佳的加压时间 

• 合模速度过快，部分残留气体悬浮在制品外貌

爆发缘故原由： 

• 各个区域质料搜集，搜集处因树脂粘度纷歧致或粘度过 高爆发熔接痕 

• 成型时流动历程中阻力不均纤维群集爆发熔接痕 

• 流动距离过长，树脂粘度增大爆发熔接痕 

• 模温过高爆发快速凝胶，而影响到质料较好地熔接

5、解决计划

缘故原由剖析：

碳纤维SMC制品的质量受原质料影响大，如树脂、纤维等质料质量不佳，会导致制品性能下降。
设计：模具及产品设计

产品及摸具设计不对理，增添产品缺陷率，影响产品质量。
工艺：生产工艺

生产工艺控制不严，如温度、压力、时间等因素控制不当，会影响制品的强度和耐久。

问题解决计划

质料,主要思量以下3个方面： 

1.片材流动性

• 提高树脂与纤维复合后的流动性，成型历程发动纤维一起流动。流动性高的质料成型历程种更容易填充模腔、制品外貌的纤维与树脂更匀称等

• 适当提高树脂粘度，成型历程中树脂发动纤维一起流动。

• 添加填料，增添片材成型历程的流动性。
2.树脂对纤维的浸润性

• 提高树脂对纤维的浸润性，包管制品质量（浸润性好的质料可以镌汰外貌的气泡及分层情形）

• 提高树脂与纤维外貌张力，减小树脂对纤维的浸润角。 

• 提高纤维外貌处置惩罚效果，增添树脂与纤维的外貌附着力。 

• 刷新纤维上浆剂，提升树脂与纤维的接着力。
3.供应商产品质量稳固性（熟化度，面密度，树脂含量等)。

设计—产品结构

好的产品从起跑线（结构设计）最先，产品结构设计决议产品所能抵达的高度，做CF-SMC产品知足产品功效是基础，工艺可行性是本源，知足产品功效的同时产品结构设计需要注重：

?产品线条流通，阻止应力集中。 

?产品结构阻止＃型沟壑纵横，影响SMC质料的流动性。 

?阻止葫芦截面急缩颈口，影响SMC质料性能与排气效果。 

?阻止直角，尽可能圆角＋锥度指导太过。

除了通用模具设计要求外，还需注重：

1.闭料口

CF-SMC产品模具设计需设计闭料口，使质料只能在模腔内流动，包管产品的填充性。
2.排气口

模具设计需设计排气口，有利于CFSMC质料内部气体与挥发物扫除，提高产品质量。
3.模具材质膨胀/缩短率

模具设计时需思量模具材质膨胀/缩短率，包管产品尺寸。
4.抽真空

模具设计需设计抽真空功效，提高CF-SMC质料的流动性，镌汰气体与挥发物残留。
5.顶出机构

设计顶出机构，镌汰取模时间，提高生产效率。

设计-铺层

制作好的产品铺层设计先行，可凭证产品的造型、厚度、结构等特点剖析SMC质料在模腔内的流动状态/趋势，设计SMC质料成型时料片的投放位置、投放区域、投放量。

铺层设计需要注重：   

• 减小SMC质料在模具型腔内的流动时间，提高生产效率   

• 使模腔内压力漫衍匀称，减小产品内应力，减小产品变形量 

• 镌汰SMC质料搜集爆发的熔接痕，提高产品品质

• 要生产出好的产品，成型工艺必不可少，需要成型温度、成型压力、加压时间通力配合协作，需要凭证产品的造型、厚度、结构等特点制订专属的成型工艺

• 模压温度：温度是SMC质料软化与固化的须要条件，需要复合质料要求的模温，合适的温度可以：包管质料的软化水平，充分体现质料流动性与排气性；提高制品固化时温度匀称性，降低产品内应力，减小产品变形量；包管树脂固化度
• 成型压力：压力是SMC质料流动的动力，需要切合质料要求的压力，合适的压力可以：为质料流动提供有用动力，使熔体高效充满模腔；包管制品的密实度，减小产品因缩短引起的变形量；为排气创立条件，有用挤出质料与模腔内的挥发物与剩余气体。
• 加压时间：是制品品质的护卫，合适的加压时机可：使质料流动性获得充分体现，过早或过晚加压均会影响质料的流动性；更有用的倾轧气体；使模具填充更充分，包管制品品质。
• 抽真空：是SMC工艺的灵魂。抽真空可提高SMC质料的流动性，填充更充分；减小制品内气泡与挥发物，提高制品品质。
• 排气：排气可有用挤生产品内部气体与挥发物；排气可提高SMC质料的融会性与交粘性；排气可降低制品熔接痕，提高产品质量。

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