經過熱成型和脫模后的編織碳纖維織物/聚碳酸酯熱塑性復合材料的質量，一直是大量研究的主題，特別是在需要SMC模具和復合成型的行業應用中。這些復合材料在使用模壓模具和碳纖維模具的領域中至關重要。

本研究通過結合有限元仿真和田口正交表的方法，調查了熱成型參數的影響。仿真模型采用離散方法和微觀力學模型，以描述編織碳纖維織物的變形行為，類似于在熱成型模具和模壓工具中看到的變形行為。同時，加入了樹脂模型以確保仿真準確性。該方法通過在五種不同溫度下進行的偏向拉伸測試得到了驗證，提供了有關材料在熱成型過程中的行為的重要數據，類似于使用BMC模具和壓制模具的過程。

關鍵的熱成型參數

研究集中于三個關鍵的熱成型參數，每個參數有三個等級，類似于在模壓成型中考慮的參數：

• 坯料溫度：影響材料的柔韌性及其適應模具形狀的能力，這在SMC工具和BMC成型中至關重要。
• 模具溫度：影響復合材料的最終形狀和表面光潔度，通常會影響熱成型模具和SymaLITE模具。
• 坯料保持壓力：在將材料固定到位并確保一致成型方面起著關鍵作用，這對于像復合模具如SMC模具和碳纖維模具來說尤為重要。

研究的目標是優化四個重要的質量因素：纖維包角、回彈角度、模具形狀適應性以及U型工件的應變，類似于在熱固性模具和LFT成型中所遇到的情況。通過調整熱成型參數，研究旨在實現這些因素的最佳組合，適用于各種復合工具方法。

結果與分析

有限元仿真顯示，從偏向拉伸測試中獲得的應力-位移曲線與模擬結果非常吻合。這驗證了本研究中采用的離散有限元方法的可靠性，該方法與驗證SMC成型和壓制工具過程類似。

此外，田口正交表分析表明，坯料保持壓力是主導的工藝參數，類似于在模壓模具和BMC工具中的作用。坯料保持壓力的最佳值為1.18 kPa，使其成為熱成型過程中最關鍵的因素。坯料溫度是第二重要的因素，最佳范圍為160°C到230°C。有趣的是，模具溫度對最終復合材料質量的影響相對較小，類似于在GMT模具和D-LFT模具中觀察到的行為。

最佳熱成型設置

該研究推薦了用于編織碳纖維織物/聚碳酸酯熱塑性復合材料熱成型的以下最佳設置：

• 坯料保持壓力：1.18 kPa（對模壓模具和SMC模具至關重要）
• 坯料溫度：230°C（與熱成型工具和熱壓模具相關）
• 模具溫度：190°C（有利于復合成型和碳纖維模具）

這些設置在所有四個質量因素上取得了最理想的結果，表明對坯料保持壓力和溫度的精確控制對于實現高質量的復合模具和熱成型模具至關重要。

結論

總之，本研究的結果為熱成型參數對編織碳纖維織物/聚碳酸酯熱塑性復合材料的影響提供了寶貴的見解。研究得出結論，坯料保持壓力和坯料溫度是兩個最重要的因素，而模具溫度起著次要作用。這些發現對于從事復合工具、熱成型工具和模壓模具的人員至關重要，提供了一條明確的途徑，用于生產具有理想回彈角度、纖維包角和模具形狀適應性的高質量復合材料。