Prepreg Carbon Fiber
分类: Composite Materials
标准: GB/T 3362-2005碳纤维复丝性能试验方法, ASTM D3039/D3039M-17, JIS K7074:2019
密度: 1.5 – 1.6 g/cm³ (依树脂含量不同)
基本信息
- 材料类型
- 复合材料
- CNC加工特性
- 良好
- 3/5轴适应性
- 适合
- 变形风险
- 中
- 粘刀性
- 是
- 切削液推荐
- 干切削或冷风冷却，避免使用水基切削液，以防吸湿影响性能。
加工要点：预浸料CNC加工需使用金刚石涂层刀具防止磨损，冷却采用干切削或冷风，避免分层与毛刺。注意粉尘防护与真空装夹。
化学成分
| 元素 | 含量 |
|---|---|
| 碳纤维 | 60-70% (体积分数) |
| 环氧树脂 | 30-40% (体积分数) |
| 固化剂 | 少量 |
| 脱模剂 | 微量 |
物理性能
- 硬度
- N/A (复合材料无统一硬度值, 可参考纤维硬度)
- 热导率
- 0.5 – 1.0 W/m·K (面内, 依纤维取向)
- 比热容
- 800 – 1000 J/kg·K
- 热膨胀系数
- 1 – 5 ×10⁻⁶/°C (面内, 负或正)
- 熔点
- N/A (热固性材料不熔化, 热分解温度约300-400°C)
力学性能
- 抗拉强度
- 1500 – 3000 MPa (单向板0°方向)
- 屈服强度
- N/A (脆性材料, 无明显屈服)
- 延伸率
- 0.5 – 1.5 % (断裂延伸率)
- 断面收缩率
- N/A (复合材料不发生颈缩)
- 冲击韧性
- 100 – 200 J/cm² (层间剪切强度参考)
刀具推荐
- 车削
- 金刚石涂层刀片或PCD刀片
- 铣削
- 金刚石涂层立铣刀或金刚石涂层玉米铣刀
- 钻孔
- 金刚石涂层钻头或硬质合金钻头
切削参数
车削
速度: 60-120 | 进给: 0.02-0.05 | 深度: 0.2-0.5
铣削
速度: 6000-12000 | 进给: 0.04-0.08 | 深度: 0.2-0.5
钻孔
速度: 3000-6000 | 进给: 0.02-0.04 | 深度: 0.1-0.3
攻丝
速度: 500-2000 | 丝锥规格: M3-M12
热处理
- 预固化处理 (50-80°C 烘箱内部分固化)
- 固化工艺 (根据树脂体系, 120-180°C 加压固化)
表面处理
- 脱模剂喷涂 (加工前)
- 超声波清洗 (去除粉尘)
- 打磨抛光 (修复边缘缺陷)
- 涂覆保护漆 (防潮防污)
材料特性
- 高比强度与比刚度
- 耐疲劳性能优越
- 可设计性强 (纤维取向可调)
- 热膨胀系数可设计
- 各向异性明显
适用场景
- 航空航天结构件 (如机翼蒙皮、机身壁板)
- 汽车轻量化部件 (如车身覆盖件、传动轴)
- 体育器材 (如赛车底盘、自行车车架)
不适用场景
- 承受强烈冲击与反复弯曲的部件 (易分层)
- 高温 (>250°C) 长期服役环境 (环氧树脂降解)
- 复杂深腔结构 (加工可达性差, 易产生毛刺)
常见问题
预浸料CNC加工时刀具磨损严重怎么办？
建议使用金刚石涂层刀具，并采用干切削或冷风冷却。定期检查刀具磨损，必要时提高进给速度降低转速以减少摩擦热。
预浸料加工中产生分层怎么预防？
保持刀具锋利，采用小切深与低进给；使用真空夹具固定工件；可预先在边缘涂敷胶粘剂或设计预钻孔引导刀具。
预浸料CNC适合三轴还是五轴加工？
两者皆可。三轴适合简单平面切割；五轴适合复杂曲面与斜角加工，能减少二次装夹引起的纤维撕裂。
预浸料加工后毛刺太多是什么原因？
主要原因是刀具钝化或切削参数不当（转速过低/进给过高）。建议提高主轴转速，采用顺铣方式，并检查刀具是否磨损。
预浸料加工时需要注意哪些安全事项？
加工产生的碳纤维粉尘对人体呼吸系统有害，必须使用除尘系统或湿式切削，操作人员需佩戴P100口罩与防护眼镜。