《表1 复合材料管内径椭圆度随固化温度的变化》

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《复合材料传动轴管尺寸稳定性的影响因素研究》

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环氧树脂基碳纤维复合材料在高温固化过程中，环氧树脂发生体积收缩，当固化结束温度降到常温时，受“热胀冷缩”效应的影响，环氧树脂体积收缩率更大。但与环氧树脂基体“热胀冷缩”效应不同，碳纤维是“热缩冷胀”，当温度降低时，碳纤维体积膨胀。两种材料不同的热物理特性，导致复合材料固化应力大。复合材料的固化过程中总会出现与材料结构相应的不同形式的残余应力。固化过程也是残余应力的演变过程，因此复合材料在加工、存储和使用过程中随着固化应力的释放，产品容易产生形变，甚至产生分层、疏松等缺陷。表2列出了不同最高固化温度下复合材料管椭圆度的对比值。由表2可见，随着最高固化温度的提高，复合材料传动轴管的椭圆度提高，当温度从150℃提高到190℃时，椭圆度从0.036提高到0.056。复合材料传动轴管经历高温后，由于管坯和金属芯模之间存在的热膨胀系数不匹配、碳纤维和树脂基体在热膨胀系数不匹配导致复合材料管坯内部存在内应力或者固化应力，且随着固化温度的提高，固化应力越大。复合材料管坯在机械加工时固化应力的释放导致内径尺寸发生变化。因此降低固化温度可以提高管的内径尺寸的稳定性。