碳纖維部件擁有輕量化、高強度等特點,而輕量化以及亮麗的花紋也與效能和外觀掛鉤,所以,現在很多汽車部件均都由碳纖維打造而成,如空氣套件、引擎艙蓋、後備箱蓋、引擎艙內部件等等。碳纖部件的製作經歷了多年的發展,技術已經比較成熟。儘管碳纖部件已經非常普及,但是並沒有很多人了解碳纖是怎樣製造的。
圖:做碳纖離不開就是模具,筆者今次參與制作的是一套空力套件。
圖:模具的正反面,碳纖紙就是貼在這兩個模具的表面。
圖:模具表面先塗勻膠水,用以粘連碳纖布。
圖:由於模具經過了多次的製造,內表面可能會留下一些上次製造的膠水顆粒,因此要用砂紙對內表面進行打磨,確保內表面光滑。
當筆者親自嘗試用砂紙打磨的時候,發現原來打磨模具也是件細緻活。師傅對筆者說,打磨時候要有針對性地進行,力道要均勻,剛中帶柔,在清除雜質的同時保護好模具表面。
圖:正所謂磨刀不誤砍柴工,準備工作做足了才能保證成品品質,這時候就可以貼上碳纖布了。
圖:碳纖布對上位後就可以用稀釋的膠水對碳纖布進行充分的溼潤以及初步的貼上。
圖:用刷子來回拭刷,這個步驟主要目的是讓碳纖布充分溼潤並貼服在模具上。
圖:而刷子的另外一作用就是儘量擠出碳纖布與模具之間的空氣。
圖:為了讓碳纖布與模具充分貼合,可適當調整碳纖布安放位置。
圖:筆者在師傅的指導下,對邊角位置進行細微的塗抹膠水。因為這些邊角位置在曲面過渡中容易與模體分離,影響貼服度。
圖:在纖維布充分溼潤並與模具貼合後,就可以鋪上定型纖維布了。
圖:重複上述步驟,讓定型纖維充分溼潤並與碳纖維布貼合。
圖:這個步驟同樣需要注意,令定型纖維與碳纖布之間的空氣徹底排走,是為保證碳纖成品不因內藏氣泡而影響品質。
圖:待纖維布定型在模具後,再鋪上一層固定纖維。
圖:固定纖維要徹底覆蓋在模具上。
圖:鋪上固定纖維後,就需要用粘度更高的膠水充分塗勻在固定纖維之上。
這是造碳纖件的關鍵工序了,因為膠水的重量是碳纖部件的主要重量來源,所以膠水的量必須嚴格控制,但是膠水也不能太少,因為要保證到碳纖布能與模具貼合和有一定的強度。由於第一次製作,筆者並不能很好把握膠水放置的量,需要師傅的不斷提醒。
圖:這次塗抹的膠水是覆蓋在模具上的最後一層膠水了。
圖:為了保證膠水能夠完全滲透進去,還為了保證表面的均勻塗抹,需要用滾輪不斷的來回滾動。
圖:邊角位是最需要注意的地方,為了保證完全貼服,需要不停的利用滾輪將膠水塗抹上去。
圖:膠水完全凝固需要數小時,而且在過程中會不斷的產生熱量。
圖:待膠水完全乾了之後,就可以將邊角多餘的材料去除。
圖:為了保證模具完全貼合,要將模具內壁上的膠漬完全清除。
合模要在模具上塗上粘合劑,這也是一個考驗師傅手工的工序,合模劑要塗抹均勻才能使兩個模具貼合嚴緊,粘合劑劑量要適中。
圖:在清除了內壁的膠漬之後,下一步工序就是合模。
圖:在合模的邊緣位置要塗抹膠灰與固化劑混合的粘合劑,袋子裡剩餘的黑色粘合劑會慢慢變幹,這就可以用來判斷開模的時間。
圖:所謂的合模線就是我們看到的這條黑色線。
圖:將上下模具合併在一起。
圖:我們可以看到,模具之間的間隙是相當大的。
圖:模具合併之後,需要用工具對其進行夾緊。
圖:沿著模具邊緣的一週都要進行鎖緊。
圖:這就是夾緊之後的壯觀景象。
經過幾十分鐘的等待,終於到了開模工序了。開模就可以比較完整的看到成品的樣子,開模並不需要什麼特別技巧,工具也頗為簡單。但這個等待的過程就如迎接新生兒般讓人忐忑又激動。
圖:當袋子裡的黑色粘合劑完全凝固之後,我們就可以進行開模了,整個過程大概需要40分鐘。
圖:通過上下模具之間的縫隙撬開模具。
圖:這就是剛剛成型的碳纖維製品。
圖:這還不是最終品,之後還要進行眾多加工工序。
圖:新鮮出爐的碳纖維尾翼,就像破繭而出那樣的新生命。
圖:這時的成品看似十分光滑,但仔細觀察還是有細微的瑕疵,處理這種問題需要用刺錐進行挑穿,再補上膠水。
圖:處理類似的問題就需先用砂輪機進行打磨再用砂紙進行表面的精細加工。
圖:用砂輪機進行厚度以及形狀的修正。
圖:初次打磨後的表面並不光滑。
圖:用不同粗幼度的砂紙進行逐步的打磨,這個工序也很考師傅的手工。
圖:表面打磨與未打磨的差別十分明顯。
圖:塗上沙蠟就可以進行拋光了,這是成品之前的最後一次美容。
圖:打蠟拋光也有一個技巧,手移動的方向要順著轉盤旋轉的方向。
圖:筆者也體驗了一下拋光打蠟。
圖:經過拋光的成品從外觀上看就與擺在架子上的商品無異了,但這並不能立即裝車,因為內部的膠水其實並沒有完全乾透,需要經過一天時間的自然風乾。
筆者通過參與造碳纖件的過程了解到,碳纖部件其實並不神祕,但其製作還是大有學問的。一件產品的誕生需要經過多到的工序才能完成,而且每個工序之間需要緊密的配合,細緻的操作。手糊碳纖布稱為第一代的碳纖部件的製作方式,它是在玻璃鋼樹脂纖維(FRP)上人手貼上碳纖維布,再進行自然風乾。由於使用的主要是膠水作粘附劑,膠水畢竟是化學物劑,也具有一定粘性,製作過程中應注意對身體的保護以及穿上防護衣物,而且這些膠水具有強烈的刺激性氣味,口罩也是必不可少的。從這種製作工藝上我們可以發現,這樣製作的碳纖維部件的強度其實是由玻璃鋼樹脂纖維決定的,因此第一代的碳纖維產品強度並不十分理想。這就如現在車內飾品包覆碳纖膜的原理一樣,雖然會對覆蓋件的強度有一定的增加,但更多的是觀感上的提升。