A kompozit anyagok folyamatos fejlesztésével az üvegszál erősítésű műanyagok mellett megjelentek a szénszál erősítésű műanyagok, a bórszálerősítésű műanyagok stb.A szénszál-erősítésű polimer kompozitok (CFRP) könnyű és erős anyagok, amelyeket számos olyan termék gyártásához használnak, amelyeket mindennapi életünkben használunk.Ez a kifejezés olyan szálerősítésű kompozit anyagok leírására szolgál, amelyek fő szerkezeti elemeként szénszálakat használnak.
Tartalomjegyzék:
1. Szénszál erősítésű polimer szerkezet
2. A szénszál-erősítésű műanyag öntési módszere
3. A szénszál-erősítésű polimer tulajdonságai
4. A CFRP előnyei
5. A CFRP hátrányai
6. Szénszál erősítésű műanyag felhasználás
Szénszál erősítésű polimer szerkezet
A szénszál erősítésű műanyag olyan anyag, amelyet szénszálas anyagok meghatározott irányú elrendezésével és kötött polimer anyagok felhasználásával alakítanak ki.A szénszál átmérője rendkívül vékony, körülbelül 7 mikron, de szilárdsága rendkívül nagy.
A szénszállal erősített kompozit anyag legalapvetőbb alkotóeleme a szénszálas szál.A szénszál alapvető nyersanyaga a poliakrilnitril (PAN), műselyem vagy kőolajszurok prepolimer.A szénszálakból ezután kémiai és mechanikai módszerekkel szénszálas szöveteket készítenek szénszálas alkatrészekhez.
A kötőpolimer általában hőre keményedő gyanta, például epoxi.Néha más hőre keményedő vagy hőre lágyuló polimereket is használnak, például polivinil-acetátot vagy nejlont.A kompozitok a szénszálakon kívül aramid Q-t, ultranagy molekulatömegű polietilént, alumíniumot vagy üvegszálat is tartalmazhatnak.A kész szénszálas termék tulajdonságait a kötőmátrixba bevitt adalékok típusa is befolyásolhatja.
A szénszál-erősítésű műanyag öntési módszere
A szénszálas termékek főként a különböző eljárások miatt különböznek egymástól.Számos módszer létezik szénszállal erősített polimer anyagok előállítására.
1. Kézi felhelyezési módszer
Száraz módszerre (előre előkészített műhely) és nedves módszerre (használathoz ragasztott szálas szövet és gyanta) osztva.A kézi felrakást a másodlagos fröccsöntési eljárásokhoz, például a sajtoláshoz használt prepregek előkészítésére is használják.Ez a módszer az, amikor szénszálas szövetlapokat laminálnak egy formára a végtermék kialakításához.Az így kapott anyag szilárdsági és merevségi tulajdonságait a szövetszálak igazításának és szövésének megválasztásával optimalizálják.A formát ezután epoxigyantával töltik meg, és hővel vagy levegővel térhálósítják.Ezt a gyártási módszert gyakran alkalmazzák nem terhelt alkatrészekhez, például motorburkolatokhoz.
2. Vákuumos alakítási módszer
A laminált prepreg esetében egy bizonyos folyamaton keresztül nyomást kell kifejteni, hogy a formához közel kerüljön, és egy bizonyos hőmérsékleten és nyomáson kikeményítse és formázza.A vákuumzsákos módszer vákuumszivattyút használ az alakító zsák belsejének kiürítésére, így a zsák és a forma közötti negatív nyomás nyomást képez, így a kompozit anyag közel van a formához.
A vákuumzsákos módszer alapján később levezették a vákuumzsák-autokláv formálási eljárást.Az autoklávok nagyobb nyomást biztosítanak és hőkeményítik az alkatrészt (a természetes térhálósodás helyett), mint a csak vákuumzsákos módszerek.Az ilyen alkatrész kompaktabb szerkezetű, jobb felületi minőséggel rendelkezik, hatékonyan eltávolítja a légbuborékokat (a buborékok nagymértékben befolyásolják az alkatrész szilárdságát), és az általános minőség is jobb.Valójában a vákuumzacskózás folyamata hasonló a mobiltelefon-fólia ragasztásához.A légbuborékok eltávolítása nagy feladat.
3. Kompressziós formázási módszer
Kompressziós fröccsöntésolyan fröccsöntési eljárás, amely elősegíti a tömeggyártást és a tömeggyártást.A formák általában felső és alsó részekből készülnek, amit hímformáknak és női formának nevezünk.Az öntési folyamat során a prepregekből készült szőnyeget a fém ellenformába helyezik, majd bizonyos hőmérséklet és nyomás hatására a szőnyeg felmelegszik és lágyul a formaüregben, nyomás alatt áramlik, és kitölti a formaüreget, majd És fröccsöntés és szárítás termékek előállításához.Ennek a módszernek azonban magasabb a kezdeti költsége, mint a korábbiaknak, mivel a forma nagyon nagy pontosságú CNC megmunkálást igényel.
4. Tekercselés
Bonyolult formájú vagy forgástest alakú alkatrészek esetén az izzószál tekercselése használható az alkatrész elkészítéséhez úgy, hogy az izzószálat egy tüskére vagy magra tekerjük.A tekercselés teljes kikeményítése után távolítsa el a tüskét.Például a felfüggesztési rendszerekben használt csőszerű csuklókarok készíthetők ezzel a módszerrel.
5. Gyanta transzfer fröccsöntés
A gyantatranszfer-öntés (RTM) viszonylag népszerű fröccsöntési módszer.Alaplépései a következők:
1. Helyezze az előkészített rossz szénszálas szövetet a formába, és zárja le a formát.
2. Fecskendezzen bele folyékony hőre keményedő gyantát, impregnálja az erősítőanyagot és térhálósítsa meg.
A szénszál erősítésű polimer tulajdonságai
(1) Nagy szilárdság és jó rugalmasság.
A szénszál fajlagos szilárdsága (vagyis a szakítószilárdság és a sűrűség aránya) hatszorosa az acélénak és 17-szerese az alumíniuménak.A fajlagos modulus (azaz a Young-modulus és a sűrűség aránya, ami egy tárgy rugalmasságának a jele) több mint háromszorosa az acélnak vagy alumíniumnak.
Nagy fajlagos szilárdságával nagy munkaterhelést tud elviselni.Maximális üzemi nyomása elérheti a 350 kg/cm2-t.Ráadásul összenyomhatóbb és rugalmasabb, mint a tiszta F-4 és a fonatja.
(2) Jó kifáradás- és kopásállóság.
Fáradásállósága sokkal nagyobb, mint az epoxigyantáé, és nagyobb, mint a fémanyagoké.A grafitszálak önkenőek és kis súrlódási együtthatóval rendelkeznek.A kopás mértéke 5-10-szer kisebb, mint az általános azbeszttermékek vagy az F-4 fonatoké.
(3) Jó hővezető képesség és hőállóság.
A szénszál erősítésű műanyagok jó hővezető képességgel rendelkeznek, és a súrlódásból származó hő könnyen elvezethető.A belső teret nem könnyű túlmelegíteni és hőt tárolni, dinamikus tömítőanyagként használható.Levegőben -120-350°C hőmérsékleti tartományban stabilan tud működni.A szénszál alkálifém-tartalmának csökkentésével az üzemi hőmérséklet tovább növelhető.Inert gázban alkalmazkodó hőmérséklete elérheti a 2000°C körüli értéket, és ellenáll a hideg és meleg éles változásainak.
(4) Jó rezgésállóság.
Nem könnyű rezonálni vagy csapkodni, emellett kiváló anyag a rezgés- és zajcsökkentéshez is.
A CFRP előnyei
1. Könnyű súly
A hagyományos üvegszál-erősítésű műanyagok folyamatos üvegszálakat és 70% üvegszálat használnak (üveg tömeg/teljes tömeg), sűrűségük pedig jellemzően 0,065 font/köbhüvelyk.Az azonos 70%-os száltömegű CFRP kompozit sűrűsége általában 0,055 font/köbhüvelyk.
2. Nagy szilárdságú
Bár a szénszál-erősítésű polimerek könnyűek, a CFRP kompozitok nagyobb szilárdsággal és nagyobb merevséggel rendelkeznek tömegegységenként, mint az üvegszálas kompozitok.A fémanyagokhoz képest ez az előny nyilvánvalóbb.
A CFRP hátrányai
1. Magas költség
A szénszál-erősítésű műanyag előállítási költsége túl magas.A szénszál árak drasztikusan változhatnak az aktuális piaci feltételektől (kereslet és kínálat), a szénszál típusától (repülőgép és kereskedelmi minőség) és a szálköteg méretétől függően.Font-font alapon a szűz szénszál 5-25-ször drágább lehet, mint az üvegszál.Ez a különbség még nagyobb, ha az acélt a CFRP-vel hasonlítjuk össze.
2. Vezetőképesség
Ez a szénszálas kompozit anyagok előnye és hátránya.Az alkalmazástól függ.A szénszálak rendkívül vezetőképesek, az üvegszálak pedig szigetelők.Sok termék üvegszálat használ szénszál vagy fém helyett, mert szigorú szigetelést igényel.A közművek gyártása során sok termékhez üvegszálak használata szükséges.
Szénszál erősítésű műanyag felhasználás
A szénszállal megerősített polimer felhasználási területei széleskörűek, a mechanikai alkatrészektől a katonai anyagokig.
(1)zárócsomagolásként
A szénszál erősítésű PTFE anyagból korrózióálló, kopásálló és magas hőmérsékletnek ellenálló tömítőgyűrűk vagy tömítések készíthetők.Ha statikus tömítésre használják, az élettartam hosszabb, több mint 10-szer hosszabb, mint az általános olajos azbeszttömítésé.Fenntarthatja a tömítési teljesítményt terhelésváltozások, valamint gyors hűtés és gyors felmelegedés mellett.És mivel az anyag nem tartalmaz maró anyagokat, a fémen nem lép fel lyukkorrózió.
(2)csiszoló alkatrészekként
Önkenő tulajdonságait kihasználva speciális célokra csapágyként, fogaskerekként, dugattyúgyűrűként használható.Ilyen például a repülési műszerek és magnetofonok olajmentes kenésű csapágyai, elektromos hajtóműves dízelmozdonyok olajmentes kenésű fogaskerekei (az olajszivárgás okozta balesetek elkerülése érdekében), olajmentes olajozott dugattyúgyűrűk a kompresszorokon stb. csúszócsapágyként vagy tömítésként is használható az élelmiszer- és gyógyszeriparban, kihasználva nem mérgező tulajdonságait.
(3) Repülési, repülési és rakéták szerkezeti anyagaként.Először a repülőgépgyártásban használták a repülőgép tömegének csökkentésére és a repülés hatékonyságának javítására.Vegyi-, kőolaj-, villamosenergia-, gépiparban és más iparágakban is használják rotációs vagy dugattyús dinamikus tömítésként vagy különféle statikus tömítőanyagokként.
Zhengxi egy profihidraulikus prés gyár Kínában, magas minőséget biztosítvakompozit hidraulikus présCFRP termékek előállításához.
Feladás időpontja: 2023. május 25
