本技术介绍了一种创新的连续碳纤维增强金属基复合材料加工方法。该方法在金属熔融涂覆设备上进行改进,通过在坩埚上方增设碳纤维丝盘和导丝轮,以及在坩埚内部安装导丝管,实现了涂覆头与碳纤维丝的高效协同作业,优化了复合材料的加工流程。
背景技术
增材制造技术,又称3D打印技术,是一种将建立的三维数字化模型通过切片软件进行路径规划,再使用粉末、线材、液体等材料逐层堆积完成三维实体模型制造的技术。相较于传统加工方式,增材制造技术打破了复杂形状和结构制造的局限,实现了设计制造的自由化,为制造业带来了革命性的进步。随着工业4.0和智能制造的推进,增材制造技术在设计和制造流程中展现出了更高的灵活性和效率。它不仅极大地简化了制造过程,还显著提高了材料利用率和生产速度,从而在成本节约和时间缩短方面展现出其独特的优势。这种技术的发展和应用,预示着制造业的未来趋势,为创新产品设计和快速响应市场变化提供了强有力的支持。
随着工业应用对材料性能要求的日益严苛,尤其是航空发动机叶片、汽车刹车盘、风电叶片等关键部件,单一金属材料已难以满足这些高标准需求。碳纤维,以其卓越的轻质、高强度、耐温和耐腐蚀特性,已在航空航天、体育器材、汽车制造、风力发电等多个领域展现出广泛的应用潜力。然而,碳纤维的高生产成本、较大的脆性以及定制化需求限制了其在市场上的价格竞争力。为了克服这些局限,连续碳纤维增强金属基复合材料应运而生,它融合了碳纤维的优异力学性能和金属基体的优良韧性与导热性。这种复合材料不仅具有轻质、高比强度和高比模量的特点,还具备良好的耐腐蚀和耐高温性能,以及出色的抗拉伸性能。尽管如此,连续碳纤维增强金属基材料的加工制造过程相对复杂,需要依赖特殊的工艺和技术,这在一定程度上增加了生产难度和成本。不断优化这些复合材料的制备工艺,降低制造成本,将是推动其在工业领域广泛应用的关键。
实现思路