摘要：随着社会的发展，我国的碳纤维复合材料装配行业的发展也有了改善。碳纤维复合材料具有良好的比强度、比模量，密度小，强度高，抗疲劳特性好，因此可以广泛应用于特殊领域。碳纤维复合材料使用了完全退火的铝线，完全退火的铝线导电性更好，电阻低、节约能源、有利于环境的保护，但相较于硬铝、铝合金而言，完全退火的铝线更软，这也就意味着与普通导线相比，碳纤维复合材料更容易划伤、产生凹陷与受损。由于碳纤维复合材料性能的特殊性，因此在装配工艺的设计中需要综合分析，研究关键技术，以保证工艺方案的可行性。
关键词：碳纤维；复合材料；装配工艺探索
引言
碳纤维复合材料具有比强度高、比模量大、质量轻、耐久性好、可设计性强和易于整体成型、构件数量少等特点，可制作形状较复杂薄壁类整体构件，在航空产品和新能源汽车中获得了广泛的应用，例如飞机机翼、电池盖板、发动机罩、翼子板、行李箱盖等制件。制件采用碳纤维复合材料制造比金属件质量轻２０％～３５％，减重效果显著，可有效增加续航里程。但在研制过程发现复合材料这种薄壁件在整体热压固化成型过程中，由于铺层方向、角度、顺序及材料与模具的热胀冷缩特性和化学收缩等因素导致复合材料制件发生固化变形严重、无法达到设计精度要求、制件的制造成本增加和研究周期加长。因此，碳纤维复合材料固化变形控制及工艺补偿方法是制造碳纤维复合材料制件中的一项关键技术。
1碳纤维复合材料装配工艺概述
不同于普通的金属材料，碳纤维复合材料应用于特殊领域在制造与装配中表现出突出的优点，主要体现在复合材料在加工中可以借助共胶结、共固化的加工工艺，这样保证后续的加工环节与装配工艺得以简化，可以消除其它工艺在实现的过程中发生的缺陷，以保证整体结构尺寸精度与综合性能。当前许多复杂体的装备借助计算机技术模拟装配过程，对于装置中的关键工序与关键部位加以优化，装配工艺更加合理，工序更加科学，装配中的螺接、铆接可靠性提升，消除了应力集中存在的不良影响。机器本身的情况与疲劳寿命得以大幅度提高。许多大型设备由于工艺、设计、运输需要，在设计中保留了部分了设计工艺分离面，特别是使用复合材料的分离面，在装配时需要全面分析工艺路线，一方面要保证装配的精度，还要考虑到装配的效果。特别是在装配中考虑到与其它结构的对接，要全面分析复合材料的装配方法。
2碳纤维复合材料回收存在的主要问题
碳纤维复合材料难回收的主要原因是由于碳纤维材料经过固化处理后，其内部结构发生变化形成一种网状结构，这种网状结构具有较高的稳定性，使得碳纤维复合材料具有不溶于各种溶剂，并且在加热当中也不会熔融的特性，在掩埋和长期放置当中也不会进行分解。当前从国内碳纤维复合材料回收分类来看，其回收主要是从生产废料或者损坏或淘汰的零部件当中进行回收。这就导致碳纤维复合材料废料回收没有分类，给后期的回收技术的选择带来影响，并且直接影响到其回收效率。碳纤维复合材料废弃物来源主要有两种，一种是在进行生产当中所产生的废料，例如边角料、生产残次品等；另一种也是到达使用年限报废材料，通常是到达使用年限的报废品或者使用中损坏等情况。所以不同的废料需要采用合理的回收方式，可以极大的降低回收成本和处理工艺复杂性。当前碳纤维复合材料的回收也是存在一定的困难，首先是因为其独特的属性，碳纤维复合材料是由碳纤维和基体加其他添加物组合而成的复合材料，其具有较高的强度和轻度，因此在进行回收过程中较为困难，其主要原因是由于热固性树脂具有较强的连接，导致碳纤维复合材料不能重新的进行熔化和塑形。其次，CFRP是一种添加其他材料的结合材料。例如我们所熟知的蜂窝结构、金属配件等给碳纤维复合材料的回收造成了巨大的困难。传统的处理碳纤维复合材料的废弃物，主要是通过掩埋和焚烧。虽然这两种处理方式。十分便捷的，但是由于焚烧对于环境的污染是巨大的碳纤维复合材料在焚烧后会产生大量的烟尘和有毒气体，这些气体对于人体的危害是十分巨大的。而采用掩埋的方式会给土地带来巨大的破坏，并且这样会加剧碳纤维复合材料的浪费。随着我国对于环境质量的重视，国家已经明令禁止，对于碳纤维复合材料进行焚烧和掩埋处理，所以开发和研究新的碳纤维复合材料回收技术，推动碳纤维复合材料的应用发展是十分重要的。当前，全球对于碳纤维复合材料的废弃物回收方法主要是化学回收。由于碳纤维复合材料应用广泛，所以在进行回收处理的过程中对其进行分类处理，再通过选择合适恰当的回收方法进行处理。对碳纤维复合材料的物理回收，是通过对于废弃物进行粉碎和熔融，作为新材料的原材料使用。这样的回收方法成本较低且处理方法也比较简单，同时还可以产生新的材料进行应用。其次就是我们所熟知的一些公路铺设原材料、炼铁的还原剂等，但是这种简单的物理处理方法，所回收的碳纤维复合材料都是些价值较低的再生产品。因此这类回收方式，并不适合长期的碳纤维复合材料的回收。
3碳纤维复合材料整体固化成型的补偿方法分析
首先利用三维分析软件建立碳纤维复合材料制件的三维数模Ｃ１，根据该原始三维数据模型Ｃ１选取典型型面在专用模具上制造碳纤维复合材料制件的试片，并对制成后试片进行测量，建立试片三维模型，与三维数模Ｃ１对比分析，建立修正产品数模，并以此修正产品数模为工艺数据模型Ｃ２；根据此工艺数据模型Ｃ２作为碳纤维复合材料制件的成型数模、网格框架底座和薄壳模具型面的数模，再利用此网格式框架式薄壳模具制造复合材料制件，该方法具体工艺步骤如下：１）首先建立碳纤维复合材料制件三维数模Ｃ１。通过碳纤维复合材料制件数模，利用三维分析软件建立碳纤维复合材料制件三维数模Ｃ１。２）制备碳纤维复合材料制件试片（见图１）。以碳纤维复合材料制件数据模型的型面为原始数据，根据碳纤维复合材料制件的数据模型几何特征制作试片，通过试片试验得到的变形修正数据，根据碳纤维复合材料制件特点在试片制备专用模具上选择合适的区域制造复合材料试片，试片制备专用模具主要由专用模具型面和操作台底座等组成；碳纤维复合材料制件试片形状和位置的选取要具有碳纤维复合材料制件的典型性和代表性，试片的铺层角度、层数、固化工艺等均与需要制造的复合材料制件相同，以保证碳纤维复合材料试片与复合材料制件的相似性和一致性。３）建立工艺数模Ｃ２。将综合因素造成的碳纤维复合材料制件的变形规律通过碳纤维复合材料制件试片获取，利用获取的碳纤维复合材料制件的变形数据和本身特点，采用特定的修形计算方法，预测碳纤维复合材料制件各个位置的变形量，根据产品数据模型及变形量，通过三维有限分析软件建立复合材料制件三维修正数模Ｃ１叠加变形量后的工艺数据模型Ｃ２，以此工艺数据模型Ｃ２作为制件的成型数模、网格框架底座和薄壳模具型面的数模。
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图１ 在专用模具制作试片
结语
随着我国的经济快速发展，碳纤维复合材料在我国的经济建设中，发挥出越来越重要的作用。越来越多的行业对于碳纤维复合材料的应用更加的广泛，其生产发展所产生的废弃物越来越多，所以只有不断的发展纤维复合材料废弃物回收技术，才能将这些废弃物进行高效的利用和回收，从而促进我国碳纤维复合材料能够在各个行业中长期稳定的应用和发展。
参考文献
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