CFRP का अंतिम गाइड: कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक/बहुलक

समग्र सामग्रियों के निरंतर विकास के साथ, ग्लास फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक के अलावा, कार्बन फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक, बोरॉन फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक आदि दिखाई दिए हैं। कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक कंपोजिट (CFRP) हल्के और मजबूत सामग्री हैं जिनका उपयोग कई उत्पादों के निर्माण के लिए किया जाता है जो हम अपने दैनिक जीवन में उपयोग करते हैं। यह एक शब्द है जिसका उपयोग फाइबर-प्रबलित समग्र सामग्री का वर्णन करने के लिए किया जाता है जो कार्बन फाइबर को मुख्य संरचनात्मक घटक के रूप में उपयोग करते हैं।

सामग्री की तालिका:

1। कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक संरचना
2। कार्बन फाइबर की मोल्डिंग विधि प्रबलित प्लास्टिक
3। कार्बन फाइबर के गुण प्रबलित बहुलक
4। सीएफआरपी के लाभ
5। सीएफआरपी के नुकसान
6। कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक उपयोग

कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक संरचना

कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक एक निश्चित दिशा में कार्बन फाइबर सामग्री की व्यवस्था करके और बंधुआ बहुलक सामग्री का उपयोग करके गठित सामग्री है। कार्बन फाइबर का व्यास 7 माइक्रोन के बारे में बेहद पतला है, लेकिन इसकी ताकत बहुत अधिक है।

कार्बन फाइबर प्रबलित समग्र सामग्री की सबसे बुनियादी घटक इकाई कार्बन फाइबर फिलामेंट है। कार्बन फिलामेंट का मूल कच्चा माल प्रीपोलिमर पॉलीएक्रेलोनिट्राइल (पैन), रेयान या पेट्रोलियम पिच है। कार्बन फिलामेंट्स को कार्बन फाइबर भागों के लिए रासायनिक और यांत्रिक तरीकों द्वारा कार्बन फाइबर कपड़ों में बनाया जाता है।

बाइंडिंग पॉलिमर आमतौर पर एक थर्मोसेटिंग राल जैसे एपॉक्सी होता है। अन्य थर्मोसेट या थर्माप्लास्टिक पॉलिमर का उपयोग कभी -कभी किया जाता है, जैसे कि पॉलीविनाइल एसीटेट या नायलॉन। कार्बन फाइबर के अलावा, कंपोजिट में अरामिड क्यू, अल्ट्रा-हाई आणविक भार पॉलीथीन, एल्यूमीनियम या ग्लास फाइबर भी हो सकते हैं। अंतिम कार्बन फाइबर उत्पाद के गुण बॉन्डिंग मैट्रिक्स में पेश किए गए एडिटिव्स के प्रकार से भी प्रभावित हो सकते हैं।

कार्बन फाइबर की मोल्डिंग विधि प्रबलित प्लास्टिक

कार्बन फाइबर उत्पाद मुख्य रूप से अलग -अलग प्रक्रियाओं के कारण अलग -अलग होते हैं। कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक सामग्री बनाने के लिए कई तरीके हैं।

1। हाथ ले-अप विधि

सूखी विधि (पूर्व-तैयार की गई दुकान) और गीली विधि (फाइबर फैब्रिक और राल का उपयोग करने के लिए चिपके हुए) में विभाजित। हैंड ले-अप का उपयोग माध्यमिक मोल्डिंग प्रक्रियाओं जैसे संपीड़न मोल्डिंग में उपयोग के लिए Prepregs तैयार करने के लिए भी किया जाता है। यह विधि वह जगह है जहां कार्बन फाइबर कपड़े की चादरों को अंतिम उत्पाद बनाने के लिए एक मोल्ड पर टुकड़े टुकड़े किया जाता है। परिणामी सामग्री की ताकत और कठोरता गुण कपड़े के फाइबर के संरेखण और बुनाई का चयन करके अनुकूलित किए जाते हैं। मोल्ड को तब एपॉक्सी से भरा जाता है और गर्मी या हवा से ठीक किया जाता है। इस विनिर्माण विधि का उपयोग अक्सर गैर-तनाव वाले भागों के लिए किया जाता है, जैसे कि इंजन कवर।

2। वैक्यूम गठन विधि

टुकड़े टुकड़े में प्रीप्रग के लिए, एक निश्चित प्रक्रिया के माध्यम से दबाव लागू करना आवश्यक है ताकि इसे मोल्ड के करीब बनाया जा सके और इसे एक निश्चित तापमान और दबाव के तहत ठीक और आकार दिया जा सके। वैक्यूम बैग विधि एक वैक्यूम पंप का उपयोग करने के लिए एक वैक्यूम पंप का उपयोग करती है ताकि गठन बैग के अंदर को खाली कर दिया जा सके ताकि बैग और मोल्ड के बीच नकारात्मक दबाव एक दबाव बन सके ताकि मिश्रित सामग्री मोल्ड के करीब हो।

वैक्यूम बैग विधि के आधार पर, वैक्यूम बैग-ऑटोक्लेव गठन विधि बाद में प्राप्त की गई थी। ऑटोक्लेव उच्च दबाव प्रदान करते हैं और केवल वैक्यूम बैग-केवल तरीकों की तुलना में भाग (प्राकृतिक इलाज के बजाय) को ठीक करते हैं। इस तरह के हिस्से में एक अधिक कॉम्पैक्ट संरचना है, बेहतर सतह की गुणवत्ता, प्रभावी रूप से हवा के बुलबुले को खत्म कर सकती है (बुलबुले भाग की ताकत को बहुत प्रभावित करेंगे), और समग्र गुणवत्ता अधिक है। वास्तव में, वैक्यूम बैगिंग की प्रक्रिया मोबाइल फोन फिल्म स्टिकिंग के समान है। हवा के बुलबुले को खत्म करना एक प्रमुख काम है।

3। संपीड़न मोल्डिंग विधि

दबाव से सांचे में डालनाएक मोल्डिंग विधि है जो बड़े पैमाने पर उत्पादन और द्रव्यमान उत्पादन के लिए अनुकूल है। मोल्ड आमतौर पर ऊपरी और निचले भागों से बने होते हैं, जिन्हें हम पुरुष मोल्ड और एक महिला मोल्ड कहते हैं। मोल्डिंग प्रक्रिया धातु काउंटर मोल्ड में प्रीप्रग्स से बनी चटाई को डालने के लिए है, और कुछ तापमान और दबाव की कार्रवाई के तहत, चटाई को मोल्ड गुहा में गर्म किया जाता है और प्लास्टिक किया जाता है, दबाव में बहता है, और मोल्ड गुहा को भरता है, और फिर उत्पादों को प्राप्त करने के लिए मोल्डिंग और इलाज करता है। हालांकि, इस विधि में पिछले वाले की तुलना में अधिक प्रारंभिक लागत है, क्योंकि मोल्ड को बहुत उच्च-सटीक सीएनसी मशीनिंग की आवश्यकता होती है।

4। घुमावदार मोल्डिंग

जटिल आकृतियों वाले या क्रांति के एक शरीर के आकार में भागों के लिए, एक फिलामेंट विंडर का उपयोग एक मंडरेल या कोर पर फिलामेंट को घुमावदार करके भाग को बनाने के लिए किया जा सकता है। घुमावदार होने के बाद पूरा इलाज है और मैंड्रेल को हटा दें। उदाहरण के लिए, निलंबन प्रणालियों में उपयोग किए जाने वाले ट्यूबलर संयुक्त हथियारों को इस पद्धति का उपयोग करके बनाया जा सकता है।

5। राल ट्रांसफर मोल्डिंग

राल ट्रांसफर मोल्डिंग (RTM) एक अपेक्षाकृत लोकप्रिय मोल्डिंग विधि है। इसके मूल कदम हैं:
1। तैयार खराब कार्बन फाइबर कपड़े को मोल्ड में रखें और मोल्ड को बंद करें।
2। इसमें तरल थर्मोसेटिंग राल को इंजेक्ट करें, मजबूत सामग्री को संसेचन करें, और इलाज करें।

कार्बन फाइबर के गुण प्रबलित बहुलक

(1) उच्च शक्ति और अच्छी लोच।

कार्बन फाइबर की विशिष्ट ताकत (यानी, घनत्व के लिए तन्य शक्ति का अनुपात) स्टील का 6 गुना और एल्यूमीनियम का 17 गुना है। विशिष्ट मापांक (अर्थात, यंग के मापांक का अनुपात घनत्व, जो किसी वस्तु की लोच का संकेत है) स्टील या एल्यूमीनियम के 3 गुना से अधिक है।

उच्च विशिष्ट ताकत के साथ, यह एक बड़े काम का भार वहन कर सकता है। इसका अधिकतम काम का दबाव 350 किलोग्राम/सेमी 2 तक पहुंच सकता है। इसके अलावा, यह शुद्ध एफ -4 और इसके ब्रैड की तुलना में अधिक संपीड़ित और लचीला है।

(२) अच्छा थकान प्रतिरोध और पहनने का प्रतिरोध।

इसका थकान प्रतिरोध एपॉक्सी राल की तुलना में बहुत अधिक है और धातु सामग्री की तुलना में अधिक है। ग्रेफाइट फाइबर आत्म-चिकनाई होते हैं और घर्षण का एक छोटा गुणांक होता है। पहनने की मात्रा सामान्य एस्बेस्टोस उत्पादों या एफ -4 ब्रैड्स की तुलना में 5-10 गुना छोटी है।

(3) अच्छी थर्मल चालकता और गर्मी प्रतिरोध।

कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक में अच्छी तापीय चालकता होती है, और घर्षण द्वारा उत्पन्न गर्मी आसानी से विघटित हो जाती है। इंटीरियर गर्मी को ओवरहीट करना और स्टोर करना आसान नहीं है और इसका उपयोग एक गतिशील सीलिंग सामग्री के रूप में किया जा सकता है। हवा में, यह -120 ~ 350 डिग्री सेल्सियस के तापमान सीमा में बहुत काम कर सकता है। कार्बन फाइबर में क्षार धातु सामग्री में कमी के साथ, सेवा तापमान में और वृद्धि हो सकती है। एक अक्रिय गैस में, इसका अनुकूलनीय तापमान लगभग 2000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है, और यह ठंड और गर्मी में तेज परिवर्तन का सामना कर सकता है।

(४) अच्छा कंपन प्रतिरोध।

यह प्रतिध्वनित या स्पंदन करना आसान नहीं है, और यह कंपन में कमी और शोर में कमी के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री भी है।

CFRP के लाभ

1। हल्का वजन

पारंपरिक ग्लास फाइबर प्रबलित प्लास्टिक निरंतर ग्लास फाइबर और 70% ग्लास फाइबर (ग्लास वजन/कुल वजन) का उपयोग करते हैं और आमतौर पर प्रति क्यूबिक इंच 0.065 पाउंड का घनत्व होता है। समान 70% फाइबर वजन के साथ एक CFRP समग्र आमतौर पर प्रति क्यूबिक इंच 0.055 पाउंड का घनत्व होता है।

2। उच्च शक्ति

हालांकि कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलिमर हल्के होते हैं, लेकिन CFRP कंपोजिट में ग्लास फाइबर कंपोजिट की तुलना में अधिक ताकत और अधिक कठोरता होती है। धातु सामग्री की तुलना में, यह लाभ अधिक स्पष्ट है।

सीएफआरपी के नुकसान

1। उच्च लागत

कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक की उत्पादन लागत निषेधात्मक है। कार्बन फाइबर की कीमतें वर्तमान बाजार की स्थितियों (आपूर्ति और मांग), कार्बन फाइबर (एयरोस्पेस बनाम वाणिज्यिक ग्रेड) के प्रकार और फाइबर बंडल के आकार के आधार पर नाटकीय रूप से भिन्न हो सकती हैं। पाउंड-फॉर-पाउंड के आधार पर, वर्जिन कार्बन फाइबर ग्लास फाइबर की तुलना में 5 से 25 गुना अधिक महंगा हो सकता है। स्टील की तुलना सीएफआरपी से करते समय यह अंतर और भी अधिक है।
2। चालकता
यह कार्बन फाइबर समग्र सामग्री का लाभ और नुकसान है। यह आवेदन पर निर्भर करता है। कार्बन फाइबर बेहद प्रवाहकीय हैं और ग्लास फाइबर इन्सुलेट कर रहे हैं। कई उत्पाद कार्बन फाइबर या धातु के बजाय शीसे रेशा का उपयोग करते हैं क्योंकि उन्हें कड़े इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है। उपयोगिताओं के उत्पादन में, कई उत्पादों को ग्लास फाइबर के उपयोग की आवश्यकता होती है।

कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक उपयोग

कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक के अनुप्रयोग यांत्रिक भागों से सैन्य सामग्री तक, जीवन में व्यापक हैं।

(१)सीलिंग पैकिंग के रूप में
कार्बन फाइबर प्रबलित PTFE सामग्री को संक्षारण प्रतिरोधी, पहनने के प्रतिरोधी और उच्च तापमान-प्रतिरोधी सीलिंग रिंग या पैकिंग में बनाया जा सकता है। जब स्थैतिक सीलिंग के लिए उपयोग किया जाता है, तो सेवा जीवन लंबा होता है, सामान्य तेल-इंस्पेड एस्बेस्टोस पैकिंग की तुलना में 10 गुना अधिक लंबा होता है। यह लोड परिवर्तन और तेजी से शीतलन और तेजी से हीटिंग के तहत सील प्रदर्शन को बनाए रख सकता है। और चूंकि सामग्री में संक्षारक पदार्थ नहीं होते हैं, इसलिए धातु पर कोई भी जंग का क्षरण नहीं होगा।

(२)भागों को पीसने के रूप में
इसके स्व-चिकनाई गुणों का उपयोग करते हुए, इसे विशेष उद्देश्यों के लिए बीयरिंग, गियर और पिस्टन के छल्ले के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। विमानन उपकरणों और टेप रिकॉर्डर के लिए तेल-मुक्त स्नेहित बीयरिंग, इलेक्ट्रिक ट्रांसमिशन डीजल लोकोमोटिव के लिए तेल-मुक्त चिकनाई वाले गियर (तेल रिसाव के कारण होने वाली दुर्घटनाओं से बचने के लिए), कंप्रेशर्स पर तेल-मुक्त लुब्रिकेटेड पिस्टन के छल्ले, इसके अलावा, इसका उपयोग फिसलने वाले बीयरिंग या फार्मास्यूटिकल इंडस्ट्रीज में स्लाइडिंग बियरिंग के रूप में भी किया जा सकता है।

(3) एयरोस्पेस, विमानन और मिसाइलों के लिए संरचनात्मक सामग्री के रूप में। विमान के वजन को कम करने और उड़ान दक्षता में सुधार करने के लिए पहली बार विमान निर्माण में इसका उपयोग किया गया था। इसका उपयोग रासायनिक, पेट्रोलियम, इलेक्ट्रिक पावर, मशीनरी और अन्य उद्योगों में रोटरी या पारस्परिक गतिशील सील या विभिन्न स्टेटिक सील सामग्री के रूप में भी किया जाता है।

Zhengxi एक पेशेवर हैचीन में हाइड्रोलिक प्रेस कारखाना, उच्च-quliaty प्रदान करनासमग्र हाइड्रोलिक प्रेसCFRP उत्पाद बनाने के लिए।