З бесперапынным развіццём кампазіцыйных матэрыялаў, у дадатак да армаваных шклопластыкам, з'явіліся пластыкі, армаваныя вугляродным валакном, пластыкі, армаваныя борным валакном і г.д.Армаваныя вугляродным валакном палімерныя кампазіты (CFRP) - гэта лёгкія і трывалыя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца для вытворчасці многіх прадуктаў, якія мы выкарыстоўваем у паўсядзённым жыцці.Гэта тэрмін, які выкарыстоўваецца для апісання армаваных валокнамі кампазітных матэрыялаў, якія выкарыстоўваюць вугляродныя валокны ў якасці асноўнага структурнага кампанента.
Змест:
1. Палімерная структура, армаваная вугляродным валакном
2. Метад фармавання пластыка, армаванага вугляродным валакном
3. Уласцівасці палімера, армаванага вугляродным валакном
4. Перавагі CFRP
5. Недахопы CFRP
6. Ужыванне пластыка, армаванага вугляродным валакном
Палімерная структура, армаваная вугляродным валакном
Армаваны вугляродным валакном пластык - гэта матэрыял, утвораны шляхам размяшчэння матэрыялаў з вугляроднага валакна ў пэўным кірунку і выкарыстання звязаных палімерных матэрыялаў.Дыяметр вугляроднага валакна надзвычай тонкі, каля 7 мікрон, але яго трываласць надзвычай высокая.
Самай асноўнай складовай часткай кампазітнага матэрыялу, армаванага вугляродным валакном, з'яўляецца нітка з вугляроднага валакна.Асноўнай сыравінай для вугляроднай ніткі з'яўляецца преполимер полиакрилонитрила (PAN), віскоза або нафтавай смала.Затым вугляродныя ніткі ператвараюцца ў тканіны з вугляроднага валакна хімічнымі і механічнымі метадамі для дэталяў з вугляроднага валакна.
Звязальным палімерам звычайна з'яўляецца термореактивная смала, напрыклад, эпаксідная смала.Часам выкарыстоўваюцца іншыя термореактивные або тэрмапластычныя палімеры, такія як полівінілацэтат або нейлон.Акрамя вугляродных валокнаў, кампазіты могуць таксама ўтрымліваць арамід Q, поліэтылен са звышвысокай малекулярнай масай, алюміній або шкло.На ўласцівасці канчатковага прадукту з вугляроднага валакна таксама можа паўплываць тып дабавак, уведзеных у злучную матрыцу.
Метад фармавання пластыка, армаванага вугляродным валакном
Прадукты з вугляроднага валакна ў асноўным адрозніваюцца з-за розных працэсаў.Існуе мноства метадаў вырабу палімерных матэрыялаў, армаваных вугляродным валакном.
1. Метад ручной кладкі
Падзяляецца на сухі спосаб (папярэдне падрыхтаваны цэх) і мокры спосаб (валаконная тканіна і смалы, налепленыя для выкарыстання).Ручная кладка таксама выкарыстоўваецца для падрыхтоўкі препрегов для выкарыстання ў другасных працэсах фармавання, такіх як прэсаванне.Гэты метад заключаецца ў тым, што лісты тканіны з вугляроднага валакна ламінуюць на прэс-форму для атрымання канчатковага прадукту.Уласцівасці трываласці і калянасці атрыманага матэрыялу аптымізаваны шляхам выбару выраўноўвання і перапляцення валокнаў тканіны.Затым форму запаўняюць эпаксіднай смолай і отверждают награваннем або паветрам.Гэты метад вырабу часта выкарыстоўваецца для дэталяў, якія не падвяргаюцца нагрузцы, такіх як вечка рухавіка.
2. Метад вакуумнага фармавання
Для ламінаванага прэпрэга неабходна аказаць ціск у пэўным працэсе, каб наблізіць яго да формы, а таксама зацвярдзець і сфармаваць яго пры пэўнай тэмпературы і ціску.Метад вакуумнага мяшка выкарыстоўвае вакуумны помпа для эвакуацыі знутры фармовачнага мяшка, так што адмоўны ціск паміж мяшком і формай утварае ціск, каб кампазітны матэрыял быў блізка да формы.
На аснове метаду вакуумнага мяшка пазней быў выведзены метад фармавання вакуумнага мяшка ў аўтаклаве.Аўтаклаў забяспечвае больш высокі ціск і тэрмічнаму отвержденія дэталі (замест натуральнага отвержденія), чым метады толькі вакуумнага мяшка.Такая дэталь мае больш кампактную структуру, лепшую якасць паверхні, можа эфектыўна ліквідаваць бурбалкі паветра (бурбалкі моцна паўплываюць на трываласць дэталі), і агульная якасць вышэй.Фактычна, працэс упакоўкі ў вакуумныя пакеты падобны на працэс наклейвання плёнкі для мабільных тэлефонаў.Ліквідацыя бурбалак паветра - галоўная задача.
3. Метад кампрэсійнага фармавання
Кампрэсійнае фармаваннегэта метад фармавання, які спрыяе масавай вытворчасці і масавай вытворчасці.Формы звычайна складаюцца з верхняй і ніжняй частак, якія мы называем мужчынскай формай і жаночай формай.Працэс фармавання заключаецца ў тым, каб пакласці мат з прэпрэгаў у металічную сустрэчную форму, і пад дзеяннем пэўнай тэмпературы і ціску мат награваецца і пластыфікуецца ў паражніны формы, цячэ пад ціскам і запаўняе паражніну формы, а затым А таксама фармаванне і отверждение для атрымання прадукцыі.Аднак гэты метад мае больш высокі пачатковы кошт, чым папярэднія, так як прэс-форма патрабуе вельмі высокай дакладнасці апрацоўкі з ЧПУ.
4. Абмотка Ліццё
Для вырабу дэталяў складанай формы або ў форме цела кручэння можна выкарыстоўваць машыну для намотвання ніткі, намотваючы нітку на апраўку або стрыжань.Пасля поўнага зацвярдзення абмоткі здымаем апраўку.Напрыклад, трубчастыя шарнірныя рычагі, якія выкарыстоўваюцца ў сістэмах падвескі, могуць быць выраблены з дапамогай гэтага метаду.
5. Ліццё смалы
Трансфернае фармаванне смалы (RTM) - адносна папулярны метад фармавання.Яго асноўныя этапы:
1. Змесціце падрыхтаваную дрэнную тканіну з вугляроднага валакна ў форму і зачыніце форму.
2. Увядзіце ў яго вадкую термореактивную смалу, прахарчуйце армавальны матэрыял і зацвярдзейце.
Уласцівасці армаванага вугляродным валакном палімера
(1) Высокая трываласць і добрая эластычнасць.
Удзельная трываласць (гэта значыць стаўленне трываласці на разрыў да шчыльнасці) вугляроднага валакна ў 6 разоў перавышае сталь і ў 17 разоў больш, чым алюміній.Удзельны модуль (гэта значыць стаўленне модуля Юнга да шчыльнасці, якая з'яўляецца прыкметай пругкасці аб'екта) больш чым у 3 разы больш, чым у сталі або алюмінія.
Валодаючы высокай удзельнай трываласцю, ён можа вытрымліваць вялікую працоўную нагрузку.Яго максімальны працоўны ціск можа дасягаць 350 кг/см2.Акрамя таго, ён больш сціскальны і пругкі, чым чысты F-4 і яго аплётка.
(2) Добрая ўстойлівасць да стомленасці і зносаўстойлівасць.
Яго ўстойлівасць да стомленасці значна вышэй, чым у эпаксіднай смалы і вышэй, чым у металічных матэрыялаў.Графітавыя валакна самазмазваюцца і маюць малы каэфіцыент трэння.Ступень зносу ў 5-10 разоў меншая, чым у звычайных азбеставых вырабаў або аплётак F-4.
(3) Добрая цеплаправоднасць і цеплаўстойлівасць.
Пластык, армаваны вугляродным валакном, мае добрую цеплаправоднасць, і цяпло, якое выдзяляецца пры трэнні, лёгка рассейваецца.Інтэр'ер няпроста перагрэць і назапашваць цяпло, і яго можна выкарыстоўваць у якасці дынамічнага ўшчыльняльнага матэрыялу.На паветры ён можа стабільна працаваць у дыяпазоне тэмператур -120~350°C.З памяншэннем утрымання шчолачных металаў у вугляродным валакне тэмпература эксплуатацыі можа быць дадаткова павялічана.У інэртным газе яго адаптыўная тэмпература можа дасягаць каля 2000°C, і ён можа вытрымліваць рэзкія змены холаду і цяпла.
(4) Добрая ўстойлівасць да вібрацыі.
Гэта нялёгка рэзаніраваць або пырхаць, і гэта таксама выдатны матэрыял для зніжэння вібрацыі і шуму.
Перавагі CFRP
1. Лёгкі вага
У традыцыйным армаваным шкловалакном пластмасе выкарыстоўваюцца бесперапынныя шкляныя валокны і 70% шкляных валокнаў (вага шкла/агульная вага) і звычайна яны маюць шчыльнасць 0,065 фунта на кубічны цаля.Кампазіт CFRP з той жа масай валакна ў 70% звычайна мае шчыльнасць 0,055 фунта на кубічны цаля.
2. Высокая трываласць
Нягледзячы на тое, што палімеры, армаваныя вугляродным валакном, лёгкія, кампазіты з вугляпласту маюць больш высокую трываласць і больш высокую калянасць на адзінку вагі, чым кампазіты са шкловалакна.У параўнанні з металічнымі матэрыяламі гэта перавага больш відавочнае.
Недахопы CFRP
1. Высокі кошт
Кошт вытворчасці пластыка, армаванага вугляродным валакном, празмерна высокая.Цэны на вугляроднае валакно могуць істотна адрознівацца ў залежнасці ад бягучых рынкавых умоў (попыт і прапанова), тыпу вугляроднага валакна (аэракасмічны супраць камерцыйнага) і памеру пучка валокнаў.У разліку на фунт за фунт першапачатковае вугляроднае валакно можа быць у 5-25 разоў даражэйшым за шкловалакно.Гэтая розніца яшчэ большая, калі параўноўваць сталь з CFRP.
2. Праводнасць
Гэта перавага і недахоп кампазітных матэрыялаў з вугляроднага валакна.Гэта залежыць ад прыкладання.Вугляродныя валокны надзвычай праводзяць, а шкляныя - ізаляцыйныя.Многія прадукты выкарыстоўваюць шкловалакно замест вугляроднага валакна або металу, таму што яны патрабуюць строгай ізаляцыі.У вытворчасці інжынерных камунікацый многія прадукты патрабуюць выкарыстання шкловалакна.
Выкарыстанне пластыка, армаванага вугляродным валакном
Прымяненне армаванага вугляродным валакном палімера шырокае ў жыцці, ад механічных частак да ваенных матэрыялаў.
(1)як герметычная ўпакоўка
Армаваны вугляродным валакном PTFE матэрыял можа быць зроблены ў каразійна-ўстойлівыя, зносаўстойлівыя і ўстойлівыя да высокай тэмпературы ўшчыльняльныя кольцы або ўшчыльненне.Пры выкарыстанні для статычнай герметызацыі тэрмін службы даўжэй, больш чым у 10 разоў даўжэй, чым у звычайных алейных азбеставых упаковак.Ён можа захоўваць характарыстыкі ўшчыльнення пры зменах нагрузкі і хуткім астуджэнні і хуткім награванні.А так як матэрыял не ўтрымлівае агрэсіўных рэчываў, на метале не ўзнікне кропкавай карозіі.
(2)як шліфавальныя дэталі
Выкарыстоўваючы свае самазмазвальныя ўласцівасці, яго можна выкарыстоўваць у якасці падшыпнікаў, шасцярняў і поршневых кольцаў спецыяльнага прызначэння.Такія, як падшыпнікі з безмаслянай змазкай для авіяцыйных прыбораў і магнітафонаў, безмасляныя змазкі перадач для дызельных лакаматываў з электрычнай трансмісіяй (каб пазбегнуць няшчасных выпадкаў, выкліканых уцечкай масла), поршневыя кольцы з безмаслянай змазкай на кампрэсарах і г. д. Акрамя таго, ён можа таксама можа выкарыстоўвацца ў якасці падшыпнікаў слізгацення або ўшчыльненняў у харчовай і фармацэўтычнай прамысловасці, выкарыстоўваючы перавагі яго нетоксичных характарыстык.
(3) У якасці канструкцыйных матэрыялаў для касманаўтыкі, авіяцыі і ракет.Упершыню ён быў выкарыстаны ў авіябудаванні для памяншэння вагі самалёта і павышэння эфектыўнасці палёту.Ён таксама выкарыстоўваецца ў хімічнай, нафтавай, электраэнергетычнай, машынабудаўнічай і іншых галінах прамысловасці ў якасці ротарнага або поршневага дынамічнага ўшчыльнення або розных статычных матэрыялаў для ўшчыльнення.
Чжэнсі - прафесіяналфабрыка гідраўлічных прэсаў у Кітаі, забяспечваючы высокую якасцькампазітны гідраўлічны прэсдля фарміравання вырабаў з вугляпласту.
Час размяшчэння: 25 мая 2023 г
