Amb el desenvolupament continu de materials compostos, a més dels plàstics reforçats amb fibra de vidre, han aparegut plàstics reforçats amb fibra de carboni, plàstics reforçats amb fibra de bor, etc. Els compostos de polímer reforçat amb fibra de carboni (CFRP) són materials lleugers i forts que s’utilitzen per fabricar molts productes que utilitzem en la nostra vida diària. És un terme que s’utilitza per descriure materials compostos reforçats amb fibra que utilitzen fibres de carboni com a component estructural principal.
Taula de contingut:
1. Estructura de polímer reforçat de fibra de carboni
2. El mètode de modelat del plàstic reforçat per la fibra de carboni
3. Propietats del polímer reforçat per la fibra de carboni
4. Avantatges de CFRP
5. Inconvenients de CFRP
6. Usos de plàstic reforçat per la fibra de carboni
Estructura del polímer reforçat per la fibra de carboni
El plàstic reforçat per la fibra de carboni és un material format mitjançant la disposició de materials de fibra de carboni en una determinada direcció i utilitzant materials de polímer unit. El diàmetre de la fibra de carboni és extremadament prim, d’uns 7 micres, però la seva força és extremadament alta.
La unitat constituent més bàsica del material compost reforçat amb fibra de carboni és el filament de fibra de carboni. La matèria primera bàsica del filament de carboni és el prepolímer de poliacrilonitril (PAN), rayon o terreny de petroli. Els filaments de carboni es converteixen en teixits de fibra de carboni mitjançant mètodes químics i mecànics per a les parts de fibra de carboni.
El polímer d’unió sol ser una resina termosetting com l’epoxi. De vegades s’utilitzen altres termosets o polímers termoplàstics, com l’acetat de polivinil o el niló. A més de les fibres de carboni, els compostos també poden contenir aramida Q, polietilè molecular de pes ultra alt, alumini o fibres de vidre. Les propietats del producte final de fibra de carboni també es poden veure afectades pel tipus d’additius introduïts a la matriu d’enllaç.
El mètode de modelat del plàstic reforçat per la fibra de carboni
Els productes de fibra de carboni són principalment diferents a causa de diferents processos. Hi ha molts mètodes per formar materials de polímer reforçats amb fibra de carboni.
1. Mètode de disposició de mà
Dividit en el mètode sec (botiga prèviament preparada) i el mètode humit (teixit de fibra i resina enganxada a l'ús). La disposició de les mans també s'utilitza per preparar els previs per a l'ús en processos de modelat secundari com el modelat de compressió. Aquest mètode és on les làmines de tela de fibra de carboni estan laminades en un motlle per formar el producte final. Les propietats de força i rigidesa del material resultant s’optimitzen seleccionant l’alineació i el teixit de les fibres del teixit. El motlle s’omple amb epoxi i es cura amb calor o aire. Aquest mètode de fabricació s’utilitza sovint per a peces no estressades, com ara cobertes del motor.
2. Mètode de formació de buit
Per al pre -preged laminat, és necessari aplicar pressió mitjançant un determinat procés per apropar -lo al motlle i curar -lo i donar -lo a la temperatura i pressió determinades. El mètode de la bossa de buit utilitza una bomba de buit per evacuar l’interior de la bossa de formació de manera que la pressió negativa entre la bossa i el motlle formi una pressió de manera que el material compost estigui a prop del motlle.
Sobre la base del mètode de la bossa de buit, es va derivar més endavant el mètode de formació de la bossa de buit. Els autoclaves proporcionen pressions més elevades i cura de calor la part (en lloc de curar natural) que els mètodes només per a la bossa de buit. Aquesta part té una estructura més compacta, una millor qualitat superficial, pot eliminar eficaçment les bombolles d’aire (les bombolles afectaran molt la força de la part) i la qualitat general és més alta. De fet, el procés d’emmagatzematge de buit és similar al de l’enganxament de pel·lícules de telefonia mòbil. L’eliminació de les bombolles d’aire és una tasca important.
3. Mètode de modelat de compressió
Modelat de compressióés un mètode de modelat propici per a la producció massiva i la producció massiva. Els motlles solen ser de parts superiors i inferiors, que anomenem motlle masculí i motlle femení. El procés de modelat consisteix a posar la estora feta de previs al motlle de comptador metàl·lic i, sota l’acció de certa temperatura i pressió, l’estora s’escalfa i es plasticitza a la cavitat del motlle, flueix a pressió i omple la cavitat del motlle i, a continuació, i s’emmuten i es guareixen per obtenir productes. Tot i això, aquest mètode té un cost inicial més elevat que els anteriors, ja que el motlle requereix un mecanitzat de CNC de gran precisió.
4. Motller de bobinatge
Per a parts amb formes complexes o en forma de revolució, es pot utilitzar un bobina de filament per fer la part enrotllar el filament sobre un mandril o un nucli. Després que el bobinatge sigui complet i elimineu el mandril. Per exemple, els braços de l’articulació tubulars utilitzats en sistemes de suspensió es poden fer mitjançant aquest mètode.
5. Motller de transferència de resina
El modelat de transferència de resina (RTM) és un mètode de modelat relativament popular. Els seus passos bàsics són:
1. Col·loqueu el teixit de fibra de carboni mal preparat al motlle i tanqueu el motlle.
2. Injecteu la resina de termoset líquid en ella, impregna el material de reforç i cureu -lo.
Propietats del polímer reforçat per la fibra de carboni
(1) Alta resistència i bona elasticitat.
La força específica (és a dir, la proporció de resistència a la tracció a la densitat) de la fibra de carboni és 6 vegades la de l’acer i 17 vegades la de l’alumini. El mòdul específic (és a dir, la proporció del mòdul de Young a la densitat, que és un signe de l’elasticitat d’un objecte) és més de 3 vegades la d’acer o alumini.
Amb una gran resistència específica, pot suportar una gran càrrega de treball. La seva pressió màxima de treball pot arribar a 350 kg/cm2. A més, és més compressible i resistent que el F-4 pur i la seva trena.
(2) Bona resistència a la fatiga i resistència al desgast.
La seva resistència a la fatiga és molt superior a la de la resina epoxi i superior a la dels materials metàl·lics. Les fibres de grafit són auto-lubricants i tenen un petit coeficient de fricció. La quantitat de desgast és de 5-10 vegades menor que la dels productes generals d’amiant o les trenes F-4.
(3) Bona conductivitat tèrmica i resistència a la calor.
Els plàstics reforçats amb fibra de carboni tenen una bona conductivitat tèrmica i la calor generada per la fricció es dissipa fàcilment. L'interior no és fàcil de sobreescalfar i emmagatzemar la calor i es pot utilitzar com a material de segellat dinàmic. A l’aire, pot funcionar de manera estable en l’interval de temperatures de -120 ~ 350 ° C. Amb la reducció del contingut metàl·lic alcalí en fibra de carboni, es pot augmentar la temperatura del servei. En un gas inert, la seva temperatura adaptable pot arribar a uns 2000 ° C i pot suportar canvis forts en el fred i la calor.
(4) Bona resistència a les vibracions.
No és fàcil ressonar o volar, i també és un material excel·lent per a la reducció de vibracions i la reducció del soroll.
Avantatges de CFRP
1. Pes lleuger
Els plàstics tradicionals de fibra de vidre utilitzen fibres de vidre contínues i un 70% de fibres de vidre (pes de vidre/pes total) i normalment tenen una densitat de 0,065 lliures per polzada cúbica. Un compost CFRP amb el mateix pes de fibra del 70% té normalment una densitat de 0,055 lliures per polzada cúbica.
2. Força alta
Tot i que els polímers reforçats amb fibra de carboni són lleugers, els compostos CFRP tenen una resistència més elevada i una rigidesa més elevada per pes unitari que els compostos de fibra de vidre. En comparació amb els materials metàl·lics, aquest avantatge és més evident.
Desavantatges de CFRP
1. Cost elevat
El cost de producció del plàstic reforçat amb fibra de carboni és prohibitiu. Els preus de la fibra de carboni poden variar notablement en funció de les condicions actuals del mercat (subministrament i demanda), del tipus de fibra de carboni (aeroespacial vs. grau comercial) i de la mida del paquet de fibra. De forma lliura per lliures, la fibra de carboni verge pot ser de 5 a 25 vegades més cara que la fibra de vidre. Aquesta diferència és encara més gran quan es compara l’acer amb el CFRP.
2. Conductivitat
Aquest és l’avantatge i el desavantatge dels materials compostos de fibra de carboni. Depèn de l’aplicació. Les fibres de carboni són extremadament conductores i les fibres de vidre són aïllants. Molts productes utilitzen fibra de vidre en lloc de fibra de carboni o metall perquè requereixen un aïllament estricta. En la producció de serveis públics, molts productes requereixen l’ús de fibres de vidre.
Usos de plàstic reforçat per fibra de carboni
Les aplicacions del polímer reforçat per la fibra de carboni són àmplies a la vida, des de parts mecàniques fins a materials militars.
(1)Com a embalatge de segellat
El material de PTFE reforçat amb fibra de carboni es pot convertir en anells de segellat o envasos resistents al desgast i resistents a la corrosió i a l'embalatge resistents a la temperatura. Quan s'utilitza per segellar estàtic, la vida útil és més llarga, més de deu vegades més que la de l'empat general amb amiant. Pot mantenir el rendiment de segellat sota canvis de càrrega i refrigeració ràpida i calefacció ràpida. I com que el material no conté substàncies corrosives, no es produirà cap corrosió en el metall.
(2)Com a parts de mòlta
Utilitzant les seves propietats auto-lubricants, es pot utilitzar com a coixinets, engranatges i anells de pistó amb finalitats especials. Com ara coixinets lubricats sense oli per a instruments d’aviació i gravadors de cintes, engranatges lubricats sense oli per a locomotores dièsel de transmissió elèctrica (per evitar accidents causats per fuites d’oli), anells lubricats sense oli en compressors, etc. A més, també es poden utilitzar com a rodatges lliscants o segells a les indústries alimentàries i productes farmacèutics mitjançant l’avantatge de la seva característica no toxic.
(3) com a materials estructurals per a aeroespacial, aviació i míssils. Es va utilitzar per primera vegada en la fabricació d’avions per reduir el pes de l’aeronau i millorar l’eficiència del vol. També s’utilitza en indústries químiques, petroli, energia elèctrica, maquinària i altres indústries com a segell dinàmic rotatiu o recíproc o diversos materials de segell estàtic.
Zhengxi és un professionalFàbrica de premsa hidràulica a la Xina, proporcionant una proporció altapremsa hidràulica compostaPer formar productes CFRP.
Posada Posada: maig-25-2023
