碳纤维复合材料凭借高比强度、轻量化等优势，在航空航天、高端装备等领域应用日益广泛，而模压成型工艺因效率高、制品精度好、适配批量生产，成为其核心成型方式之一。但碳纤维复合材料模压成型过程中，受原料特性、工艺参数、设备精度等多因素影响，易产生孔隙、纤维团聚、翘曲变形、界面结合不良等缺陷，直接制约制品性能。精准把控模压成型工艺关键点，通过原料预处理、参数优化、设备适配等多维度调控，可有效破解缺陷控制难题，保障碳纤维复合材料制品的一致性与可靠性。
原料预处理是缺陷控制的基础，核心在于提升纤维与树脂的适配性及原料均匀性。碳纤维预浸料的质量直接决定成型效果，需重点把控两个关键点：一是预浸料含胶量与挥发分控制，含胶量偏差需控制在±2%以内，过高易导致制品内部残留树脂堆积形成缩孔，过低则难以保证纤维充分浸润；挥发分（水分、溶剂）含量需低于0.5%，需通过预烘处理（温度80-120℃，时间1-2h）去除，否则模压过程中挥发分汽化会形成孔隙缺陷。二是预浸料裁剪与铺层合理性，裁剪需精准匹配模具型腔，避免边角冗余导致纤维堆积；铺层时需保证纤维取向一致，采用“错缝铺层”减少层间搭接缝隙，同时控制铺层张力均匀，防止局部纤维松弛或过度拉伸，规避纤维团聚与层间剥离缺陷。对于干纤维模压工艺，纤维预制体的致密性与均匀性至关重要，需通过编织工艺优化与预压实处理，使预制体孔隙率控制在30%-40%，确保树脂能均匀渗透。
模压参数精准调控是缺陷控制的核心，需实现温度、压力、时间的协同匹配。温度调控分为预热、升温、保温、降温四个阶段：预热阶段需将预浸料或模具预热至树脂熔点以上（热塑性树脂）或凝胶温度以下（热固性树脂），预热速率控制在5-10℃/min，避免温度骤升导致树脂流动性突变，出现浸润不均；升温阶段需根据树脂固化特性（DSC曲线）控制升温速率，热固性树脂升温速率宜为2-5℃/min，确保树脂逐步固化，减少内应力；保温温度需精准匹配树脂固化温度（误差±5℃），保温时间根据制品厚度调整（1-3min/mm），保证树脂充分固化，避免因固化不完全导致制品强度不足；降温阶段需控制降温速率（3-8℃/min），采用梯度降温方式，减少制品内外温差，规避热应力导致的翘曲变形，尤其对于厚壁制品，需延长降温时间，防止温差过大产生裂纹。
压力调控需遵循“分段施压、精准控压”原则：充模阶段压力宜为5-15MPa，确保树脂均匀流动浸润纤维，压力过高易导致纤维断裂或树脂流失，压力过低则难以排尽型腔空气与挥发分；固化阶段压力需提升至20-50MPa（根据树脂体系调整），保证制品致密性，抑制孔隙产生，同时促进纤维与树脂界面结合；保压阶段需保持压力稳定（波动≤±1MPa），避免压力骤变导致制品收缩不均。时间调控需与温度、压力协同，充模时间需根据树脂流动性与制品复杂度调整，确保树脂完全填充型腔且无溢料；固化时间需通过固化动力学测试确定，过长会导致树脂过度交联变脆，过短则固化不完全；保压降温时间需足够，直至制品温度降至玻璃化温度以下再卸压，防止卸压过早导致制品回弹变形。
模具与设备适配性优化是缺陷控制的保障，需提升成型精度与稳定性。模具方面，型腔表面需经抛光处理（粗糙度Ra≤0.8μm），避免表面粗糙导致制品粘模与表面缺陷；模具需设计合理的排气系统，排气槽宽度0.2-0.5mm、深度0.1-0.2mm，分布在型腔边缘与纤维堆积易产生气体的区域，确保模压过程中空气、挥发分充分排出，减少孔隙缺陷；对于复杂形状制品，需采用分瓣模具或抽芯结构，避免脱模时因受力不均导致制品破损；模具需具备良好的温度均匀性，加热元件分布均匀，温度偏差控制在±3℃，防止局部温度过高或过低导致固化不均。
设备方面，需选用高精度液压模压机，压力控制精度≤±1%，温度控制精度≤±2℃，保证参数调控的准确性；设备需配备自动铺层、自动脱模等辅助系统，减少人工干预导致的铺层偏差与脱模损伤；对于大型制品，需采用多点同步施压设备，避免模具受力不均导致制品厚度偏差与变形。此外，模压后处理工艺也需重视，制品需经修边、打磨去除溢料与毛刺，对于热固性树脂制品，可通过后固化处理（温度高于固化温度10-20℃，时间2-4h）提升固化度，减少内应力；对于热塑性树脂制品，可通过退火处理（温度接近玻璃化温度，保温1-2h后缓慢降温）消除成型应力，进一步提升尺寸稳定性。
未来，随着智能传感与数字孪生技术的融入，模压成型工艺将实现全流程实时监测与精准调控，通过在模具内嵌入温度、压力、应力传感器，结合数字孪生模型模拟成型过程，可提前预判缺陷产生风险，实时调整工艺参数；同时，新型模具材料与成型工艺（如真空辅助模压、高压快速模压）的研发，将进一步提升碳纤维复合材料制品的成型质量与生产效率，推动其在更多高端领域的规模化应用。
