Co desenvolvemento continuo dos materiais compostos, ademais dos plásticos reforzados con fibra de vidro, apareceron os plásticos reforzados con fibra de carbono, os plásticos reforzados con fibra de boro, etc.Os compostos de polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP) son materiais lixeiros e resistentes que se utilizan para fabricar moitos produtos que usamos na nosa vida diaria.É un termo usado para describir materiais compostos reforzados con fibras que usan fibras de carbono como principal compoñente estrutural.
Táboa de contidos:
1. Estrutura de polímero reforzado con fibra de carbono
2. O método de moldaxe de plástico reforzado con fibra de carbono
3. Propiedades do polímero reforzado con fibra de carbono
4. Vantaxes do CFRP
5. Desvantaxes do CFRP
6. Usos do plástico reforzado con fibra de carbono
Estrutura de polímero reforzado con fibra de carbono
O plástico reforzado con fibra de carbono é un material formado dispondo materiais de fibra de carbono nunha determinada dirección e utilizando materiais poliméricos unidos.O diámetro da fibra de carbono é extremadamente delgado, preto de 7 micras, pero a súa resistencia é extremadamente alta.
A unidade constitutiva máis básica do material composto reforzado con fibra de carbono é o filamento de fibra de carbono.A materia prima básica do filamento de carbono é o poliacrilonitrilo de prepolímero (PAN), o rayon ou a brea de petróleo.Despois, os filamentos de carbono convértense en tecidos de fibra de carbono mediante métodos químicos e mecánicos para pezas de fibra de carbono.
O polímero de unión adoita ser unha resina termoendurecible como o epoxi.En ocasións utilízanse outros termoestables ou polímeros termoplásticos, como acetato de polivinilo ou nailon.Ademais das fibras de carbono, os compostos tamén poden conter aramida Q, polietileno de peso molecular ultra alto, aluminio ou fibras de vidro.As propiedades do produto final de fibra de carbono tamén poden verse afectadas polo tipo de aditivos introducidos na matriz de unión.
O método de moldaxe de plástico reforzado con fibra de carbono
Os produtos de fibra de carbono son principalmente diferentes debido a diferentes procesos.Hai moitos métodos para formar materiais poliméricos reforzados con fibra de carbono.
1. Método de colocación manual
Dividido en método seco (tenda preparada previamente) e método húmido (tecido de fibra e resina pegada ao uso).A colocación manual tamén se usa para preparar preimpregnados para o seu uso en procesos de moldeo secundarios como o moldeado por compresión.Este método é onde se laminan follas de tea de fibra de carbono nun molde para formar o produto final.As propiedades de resistencia e rixidez do material resultante optimízanse seleccionando o aliñamento e o tecido das fibras do tecido.Despois, o molde énchese con epoxi e cúrase con calor ou aire.Este método de fabricación úsase a miúdo para pezas sen estrés, como as tapas do motor.
2. Método de formación ao baleiro
Para o preimpregnado laminado, é necesario aplicar presión mediante un determinado proceso para aproximalo ao molde e curalo e darlle forma a unha determinada temperatura e presión.O método de bolsa de baleiro usa unha bomba de baleiro para evacuar o interior da bolsa de formación para que a presión negativa entre a bolsa e o molde forme unha presión para que o material composto estea preto do molde.
Sobre a base do método de bolsa de baleiro, o método de formación de bolsa de baleiro-autoclave foi derivado máis tarde.Os autoclaves proporcionan presións máis altas e curan a peza por calor (en lugar do curado natural) que os métodos só con bolsas de baleiro.Tal peza ten unha estrutura máis compacta, mellor calidade de superficie, pode eliminar eficazmente as burbullas de aire (as burbullas afectarán moito a resistencia da peza) e a calidade xeral é maior.De feito, o proceso de envasado ao baleiro é semellante ao de pegar a película do teléfono móbil.Eliminar as burbullas de aire é unha tarefa importante.
3. Método de moldeo por compresión
Moldeo por compresióné un método de moldaxe que é propicio para a produción en masa e a produción en masa.Os moldes adoitan estar feitos de partes superior e inferior, que chamamos molde masculino e molde feminino.O proceso de moldaxe consiste en poñer a alfombra feita de preimpregnados no molde metálico e, baixo a acción dunha determinada temperatura e presión, a alfombra quéntase e plastifica na cavidade do molde, flúe a presión e enche a cavidade do molde e despois E moldeado e curado para obter produtos.Non obstante, este método ten un custo inicial superior ao dos anteriores, xa que o molde require un mecanizado CNC de moi alta precisión.
4. Moldeo de bobinado
Para pezas con formas complexas ou con forma de corpo de revolución, pódese usar un bobinador de filamentos para fabricar a peza enrolando o filamento nun mandril ou núcleo.Despois do enrolamento, cura e elimina o mandril.Por exemplo, os brazos articulados tubulares utilizados nos sistemas de suspensión pódense fabricar mediante este método.
5. Moldeo por transferencia de resina
O moldeado por transferencia de resina (RTM) é un método de moldeo relativamente popular.Os seus pasos básicos son:
1. Coloque o tecido de fibra de carbono mal preparado no molde e pecha o molde.
2. Inxectar nela resina termoendurecible líquida, impregnar o material de reforzo e curar.
Propiedades do polímero reforzado con fibra de carbono
(1) Alta resistencia e boa elasticidade.
A resistencia específica (é dicir, a relación entre a resistencia á tracción e a densidade) da fibra de carbono é 6 veces a do aceiro e 17 veces a do aluminio.O módulo específico (é dicir, a relación entre o módulo de Young e a densidade, que é un sinal da elasticidade dun obxecto) é máis de 3 veces o do aceiro ou do aluminio.
Con alta resistencia específica, pode soportar unha gran carga de traballo.A súa presión máxima de traballo pode alcanzar os 350 kg/cm2.Ademais, é máis comprimible e resistente que o F-4 puro e a súa trenza.
(2) Boa resistencia á fatiga e resistencia ao desgaste.
A súa resistencia á fatiga é moito maior que a da resina epoxi e superior á dos materiais metálicos.As fibras de grafito son autolubricantes e teñen un pequeno coeficiente de rozamento.A cantidade de desgaste é 5-10 veces menor que a dos produtos xerais de amianto ou as trenzas F-4.
(3) Boa condutividade térmica e resistencia á calor.
Os plásticos reforzados con fibra de carbono teñen unha boa condutividade térmica e a calor xerada pola fricción é facilmente disipada.O interior non é fácil de quentar e almacenar calor e pódese usar como material de selado dinámico.No aire, pode funcionar de forma estable no rango de temperatura de -120 ~ 350 ° C.Coa redución do contido de metal alcalino na fibra de carbono, a temperatura de servizo pode aumentar aínda máis.Nun gas inerte, a súa temperatura adaptable pode alcanzar uns 2000 °C, e pode soportar cambios bruscos de frío e calor.
(4) Boa resistencia ás vibracións.
Non é doado de resoar ou axitar, e tamén é un excelente material para a redución de vibracións e de ruído.
Vantaxes do CFRP
1. Peso lixeiro
Os plásticos tradicionais reforzados con fibra de vidro usan fibras de vidro continuas e 70% fibras de vidro (peso de vidro/peso total) e normalmente teñen unha densidade de 0,065 libras por polgada cúbica.Un composto de CFRP co mesmo peso de fibra do 70% ten normalmente unha densidade de 0,055 libras por polgada cúbica.
2. Alta Resistencia
Aínda que os polímeros reforzados con fibra de carbono son lixeiros, os compostos CFRP teñen maior resistencia e maior rixidez por unidade de peso que os compostos de fibra de vidro.En comparación cos materiais metálicos, esta vantaxe é máis evidente.
Desvantaxes do CFRP
1. Alto custo
O custo de produción do plástico reforzado con fibra de carbono é prohibitivo.Os prezos da fibra de carbono poden variar drasticamente dependendo das condicións actuais do mercado (oferta e demanda), o tipo de fibra de carbono (aeroespacial fronte á calidade comercial) e o tamaño do paquete de fibras.Cunha libra por libra, a fibra de carbono virxe pode ser de 5 a 25 veces máis cara que a fibra de vidro.Esta diferenza é aínda maior cando se compara o aceiro co CFRP.
2. Condutividade
Esta é a vantaxe e a desvantaxe dos materiais compostos de fibra de carbono.Depende da aplicación.As fibras de carbono son extremadamente condutoras e as de vidro son illantes.Moitos produtos usan fibra de vidro en lugar de fibra de carbono ou metal porque requiren un illamento estrito.Na produción de servizos públicos, moitos produtos requiren o uso de fibras de vidro.
Usos plásticos reforzados con fibra de carbono
As aplicacións do polímero reforzado con fibra de carbono son amplas, desde pezas mecánicas ata materiais militares.
(1)como embalaxe de selado
O material de PTFE reforzado con fibra de carbono pódese converter en aneis de selado ou embalaxe resistentes á corrosión, ao desgaste e ás altas temperaturas.Cando se usa para selado estático, a vida útil é máis longa, máis de 10 veces máis que a do envase xeral de amianto inmerso en aceite.Pode manter o rendemento de selado baixo cambios de carga e arrefriamento rápido e quecemento rápido.E dado que o material non contén substancias corrosivas, non se producirá corrosión por picaduras no metal.
(2)como pezas de moenda
Usando as súas propiedades autolubricantes, pódese usar como rodamentos, engrenaxes e aneis de pistón para fins especiais.Como rodamentos lubricados sen aceite para instrumentos de aviación e gravadoras, engrenaxes lubricadas sen aceite para locomotoras diésel de transmisión eléctrica (para evitar accidentes causados por fugas de aceite), segmentos de pistóns lubricados sen aceite nos compresores, etc. Ademais, pode utilizarse tamén como rodamentos de deslizamento ou selados na industria alimentaria e farmacéutica aproveitando as súas características non tóxicas.
(3) Como materiais estruturais para aeroespacial, aviación e mísiles.Utilizouse por primeira vez na fabricación de aeronaves para reducir o peso da aeronave e mellorar a eficiencia do voo.Tamén se usa en produtos químicos, petróleo, enerxía eléctrica, maquinaria e outras industrias como un selo dinámico rotativo ou alternativo ou varios materiais de selado estático.
Zhengxi é un profesionalfábrica de prensa hidráulica en China, proporcionando alta calidadeprensa hidráulica compostapara formar produtos CFRP.
Hora de publicación: 25-maio-2023
