碳纤维缠绕工艺的三种类型

在树脂基复合材料成型工艺中，缠绕工艺方法占有重要地位。这种方法可通过材料力学设计来充分发挥纤维拉伸强度高的优点，广泛应用于承受内外压、轴向、弯曲、扭转、载荷等情况下的各种压力容器等产品的加工制造。

纤维缠绕成型工艺的主要特点有：缠绕制品呈各向异性，有明显的强度的方向性，在层与层之间仅有很低的剪切强度；缠绕制品的局限性主要体现在几何形状上，通常情况下，缠绕成型仅适用于制造圆柱体、锥体、球体、椭圆体、某些曲率值为正的回转体制品及在一定条件下上述形体的组合体，对曲率值为负的回转体制品以及绝大部分非回转体很难进行缠绕。

一、干法缠绕成型

干法缠绕是将经过预浸胶处理的纤维纱线或带直接缠绕在芯模表面上，或在缠绕机上将经过加热软化至粘流态后的纤维缠绕到芯模表面上。由于预浸纱线或带是通过专业生产的，可以保证严格控制树脂的含量（可以精确至2%以内）和预浸纱量。因此，干法缠绕成型工艺可以精准的控制制品的质量，主要应用于一些对缠绕制品性能要求较高的场合，如航空航天、军事领域等。干法缠绕工艺最大的特点是缠绕设备清洁，加工环境卫生良好，缠绕制品质量稳定，缠绕速度可达100m~200m/min，生产效率高。其缺点是缠绕设备复杂，价格昂贵，需要增加预浸纱制造设备，故成本较大，此外，干法缠绕得到的制品层与层之间剪切强度较低。

二、湿法缠绕成型

湿法缠绕是采用液态树脂体系，将连续的纤维集束粗纱或玻璃布带浸胶后，在张力控制器对纤维张力的控制下直接缠绕到芯模或者内衬表面上，最后经过固化的成型方法。湿法缠绕所涉及的工艺设备比较简单，而且对原材料要求相对较低，便于选择不同的材料。

湿法缠绕成型工艺的优点为：1、工艺设备简单，生产效率高（可高达200m/min)，成本低；2、缠绕制品气密性良好，缠绕过程中的缠绕张力通过多余的树脂胶液将气泡挤出，并填满所有的空隙；3、湿法缠绕时，纤维上的树脂胶液对纤维的磨损起到一定的保护作用；4、纤维排列平行度好；

当然，湿法缠绕也有自己的局限性，主要体现在：1、缠绕过程中树脂胶液浪费大，生产环境差；2、含胶量及纤维张力不易控制；3、可供湿法缠绕的树脂胶液品种少。

三、半干法缠绕成型

半干法缠绕是指在浸胶碳纤维缠绕到芯模之前通过烘干设备将浸胶碳纤维纱线中的溶剂除去，提高制品质量。与干法缠绕相比，省去了预浸胶工序，减少了设备，缩短了烘干所耗的时间。相对于湿法缠绕而言，只是增加了一套烘干设备，却可以大幅降低制品中的气泡含量以及孔隙。

碳纤维缠绕制品的种类繁多，而且其缠绕形式也千变万化，但是对于每一件碳纤维缠绕制品而言，在其进行纤维缠绕的过程中，纤维必须满足有规律地缠绕，只有经过这样的纤维缠绕最终得到的缠绕碳纤维制品才会具有高性能。所以，碳纤维的缠绕规律对于高强度、高性能的碳纤维缠绕制品十分重要。

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