Med den løbende udvikling af kompositmaterialer er der udover glasfiberforstærket plast opstået kulfiberforstærket plast, borfiberforstærket plast mv.Kulfiberforstærkede polymerkompositter (CFRP) er lette og stærke materialer, der bruges til at fremstille mange produkter, som vi bruger i vores daglige liv.Det er et udtryk, der bruges til at beskrive fiberforstærkede kompositmaterialer, der bruger kulfibre som den vigtigste strukturelle komponent.
Indholdsfortegnelse:
1. Kulfiberforstærket polymerstruktur
2. Støbemetoden af kulfiberforstærket plast
3. Egenskaber af kulfiberforstærket polymer
4. Fordele ved CFRP
5. Ulemper ved CFRP
6. Anvendelser af kulfiberforstærket plast
Kulfiberforstærket polymerstruktur
Kulfiberforstærket plast er et materiale dannet ved at arrangere kulfibermaterialer i en bestemt retning og bruge bundne polymermaterialer.Diameteren af kulfiber er ekstremt tynd, omkring 7 mikron, men dens styrke er ekstrem høj.
Den mest grundlæggende bestanddel af kulfiberforstærket kompositmateriale er kulfiberfilament.Det grundlæggende råmateriale af carbonfilament er præpolymer polyacrylonitril (PAN), rayon eller petroleumsbeg.Kulfilamenterne laves derefter til kulfiberstoffer ved kemiske og mekaniske metoder til kulfiberdele.
Den bindende polymer er sædvanligvis en termohærdende harpiks, såsom epoxy.Andre termohærdende eller termoplastiske polymerer anvendes undertiden, såsom polyvinylacetat eller nylon.Ud over kulfiber kan kompositter også indeholde aramid Q, polyethylen med ultrahøj molekylvægt, aluminium eller glasfibre.Egenskaberne af det endelige kulfiberprodukt kan også påvirkes af typen af additiver, der indføres i bindingsmatrixen.
Støbemetoden af kulfiberforstærket plast
Kulfiberprodukter er hovedsageligt forskellige på grund af forskellige processer.Der er mange metoder til at danne kulfiberforstærkede polymermaterialer.
1. Håndoplægningsmetode
Opdelt i tør metode (forberedt butik) og våd metode (fiberstof og harpiks limet til brug).Håndoplægning bruges også til at forberede prepregs til brug i sekundære støbeprocesser såsom kompressionsstøbning.Denne metode er, hvor plader af kulfiberstof lamineres på en form for at danne det endelige produkt.Styrke- og stivhedsegenskaberne af det resulterende materiale optimeres ved at vælge justering og vævning af stoffibrene.Formen fyldes derefter med epoxy og hærdes med varme eller luft.Denne fremstillingsmetode bruges ofte til ikke-spændte dele, såsom motordæksler.
2. Vakuumformningsmetode
For den laminerede prepreg er det nødvendigt at påføre tryk gennem en bestemt proces for at gøre den tæt på formen og hærde og forme den under en bestemt temperatur og tryk.Vakuumposemetoden bruger en vakuumpumpe til at evakuere indersiden af formningsposen, så undertrykket mellem posen og formen danner et tryk, så kompositmaterialet er tæt på formen.
På basis af vakuumposemetoden blev vakuumpose-autoklav-formningsmetoden afledt senere.Autoklaver giver højere tryk og varmehærder delen (i stedet for naturlig hærdning) end metoder, der kun indeholder vakuumposer.En sådan del har en mere kompakt struktur, bedre overfladekvalitet, kan effektivt eliminere luftbobler (bobler vil i høj grad påvirke delens styrke), og den samlede kvalitet er højere.Faktisk ligner processen med vakuumposning den, hvor mobiltelefonfilm klæber.At fjerne luftbobler er en stor opgave.
3. Kompressionsstøbningsmetode
Kompressionsstøbninger en støbemetode, der er befordrende for masseproduktion og masseproduktion.Forme laves normalt af over- og underdele, som vi kalder hanskimmel og hunform.Støbeprocessen er at lægge måtten lavet af prepregs i metal modformen, og under påvirkning af en bestemt temperatur og tryk opvarmes måtten og plastificeres i formhulrummet, flyder under tryk og fylder formhulrummet, og derefter Og støbning og hærdning for at opnå produkter.Denne metode har dog en højere startomkostning end de foregående, da formen kræver meget høj præcision CNC-bearbejdning.
4. Opviklingsstøbning
For dele med komplekse former eller i form af et omdrejningslegeme, kan en filamentvinder bruges til at fremstille delen ved at vikle filamentet på en dorn eller kerne.Efter viklingen er fuldstændig hærdning, og fjern dornen.For eksempel kan rørformede ledarme, der anvendes i ophængningssystemer, fremstilles ved hjælp af denne metode.
5. Harpiksoverførselsstøbning
Resin transfer molding (RTM) er en relativt populær støbemetode.Dens grundlæggende trin er:
1. Læg det forberedte dårlige kulfiberstof i formen og luk formen.
2. Sprøjt flydende termohærdende harpiks ind i det, imprægner det forstærkende materiale, og hærd.
Egenskaber af kulfiberforstærket polymer
(1) Høj styrke og god elasticitet.
Den specifikke styrke (det vil sige forholdet mellem trækstyrke og densitet) af kulfiber er 6 gange den for stål og 17 gange den for aluminium.Det specifikke modul (det vil sige forholdet mellem Youngs modul og densitet, som er et tegn på en genstands elasticitet) er mere end 3 gange større end stål eller aluminium.
Med høj specifik styrke kan den bære en stor arbejdsbelastning.Dens maksimale arbejdstryk kan nå op på 350 kg/cm2.Derudover er den mere komprimerbar og elastisk end ren F-4 og dens fletning.
(2) God træthedsbestandighed og slidstyrke.
Dens træthedsbestandighed er meget højere end for epoxyharpiks og højere end for metalmaterialer.Grafitfibre er selvsmørende og har en lille friktionskoefficient.Mængden af slid er 5-10 gange mindre end for almindelige asbestprodukter eller F-4 fletninger.
(3) God termisk ledningsevne og varmebestandighed.
Kulfiberforstærket plast har god varmeledningsevne, og den varme, der genereres ved friktion, spredes let.Interiøret er ikke nemt at overophede og lagre varme og kan bruges som et dynamisk tætningsmateriale.I luften kan den fungere stabilt i temperaturområdet -120~350°C.Med reduktionen af alkalimetalindholdet i kulfiber kan driftstemperaturen øges yderligere.I en inert gas kan dens tilpasningsdygtige temperatur nå op på omkring 2000°C, og den kan modstå skarpe ændringer i kulde og varme.
(4) God vibrationsmodstand.
Det er ikke nemt at resonere eller flagre, og det er også et fremragende materiale til vibrationsreduktion og støjreduktion.
Fordele ved CFRP
1. Let vægt
Traditionel glasfiberforstærket plast bruger kontinuerlige glasfibre og 70% glasfibre (glasvægt/totalvægt) og har typisk en densitet på 0,065 pund pr. kubiktomme.En CFRP-komposit med samme 70% fibervægt har typisk en densitet på 0,055 pund pr. kubiktomme.
2. Høj styrke
Selvom kulfiberforstærkede polymerer er lette, har CFRP-kompositter højere styrke og højere stivhed pr. vægtenhed end glasfiberkompositter.Sammenlignet med metalmaterialer er denne fordel mere indlysende.
Ulemper ved CFRP
1. Høje omkostninger
Produktionsomkostningerne for kulfiberforstærket plast er uoverkommelige.Kulfiberpriserne kan variere dramatisk afhængigt af de aktuelle markedsforhold (udbud og efterspørgsel), typen af kulfiber (luftfart kontra kommerciel kvalitet) og størrelsen af fiberbundtet.På et pund-for-pund basis kan ny kulfiber være 5 til 25 gange dyrere end glasfiber.Denne forskel er endnu større, når man sammenligner stål med CFRP.
2. Ledningsevne
Dette er fordelen og ulempen ved kulfiberkompositmaterialer.Det afhænger af applikationen.Kulfibre er ekstremt ledende, og glasfibre er isolerende.Mange produkter bruger glasfiber i stedet for kulfiber eller metal, fordi de kræver streng isolering.Ved produktion af forsyninger kræver mange produkter brug af glasfibre.
Anvendelser i kulfiberforstærket plast
Anvendelsen af kulfiberforstærket polymer er bred i livet, fra mekaniske dele til militære materialer.
(1)som tætningspakning
Kulfiberforstærket PTFE-materiale kan laves til korrosionsbestandige, slidbestandige og højtemperaturbestandige tætningsringe eller pakninger.Når det bruges til statisk tætning, er levetiden længere, mere end 10 gange længere end for almindelig olie-nedsænket asbestpakning.Det kan opretholde tætningsydelsen under belastningsændringer og hurtig afkøling og hurtig opvarmning.Og da materialet ikke indeholder ætsende stoffer, vil der ikke opstå grubetæring på metallet.
(2)som slibedele
Ved at udnytte dens selvsmørende egenskaber kan den bruges som lejer, gear og stempelringe til specielle formål.Såsom oliefri smurte lejer til luftfartsinstrumenter og båndoptagere, oliefri smurte gear til elektriske transmissionsdiesellokomotiver (for at undgå ulykker forårsaget af olielækage), oliefri smurte stempelringe på kompressorer osv. Derudover kan det også bruges som glidelejer eller tætninger i fødevare- og medicinalindustrien ved at drage fordel af dets ikke-toksiske egenskaber.
(3) Som strukturelle materialer til rumfart, luftfart og missiler.Det blev først brugt i flyfremstilling for at reducere flyets vægt og forbedre flyeffektiviteten.Det bruges også i kemiske, petroleums-, el-, maskineri- og andre industrier som en roterende eller frem- og tilbagegående dynamisk tætning eller forskellige statiske tætningsmaterialer.
Zhengxi er en professionelhydraulisk pressefabrik i Kina, der leverer høj kvalitetkomposit hydraulisk pressetil fremstilling af CFRP-produkter.
Indlægstid: 25. maj 2023
