CFRP-ի վերջնական ուղեցույց՝ ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պլաստիկ/պոլիմեր

Կոմպոզիտային նյութերի շարունակական զարգացմամբ, բացի ապակե մանրաթելային պլաստմասսայից, առաջացել են ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պլաստմասսա, բորի մանրաթելերով ամրացված պլաստմասսա և այլն։Ածխածնի մանրաթելերով ամրացված պոլիմերային կոմպոզիտները (CFRP) թեթև և ամուր նյութեր են, որոնք օգտագործվում են բազմաթիվ ապրանքների արտադրության համար, որոնք մենք օգտագործում ենք մեր առօրյա կյանքում:Այն տերմին է, որն օգտագործվում է մանրաթելերով ամրացված կոմպոզիտային նյութերը նկարագրելու համար, որոնք օգտագործում են ածխածնային մանրաթելեր՝ որպես հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչ:

Բովանդակության աղյուսակ.

1. Ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պոլիմերային կառուցվածք
2. Ածխածնային մանրաթելից ամրացված պլաստիկի կաղապարման մեթոդը
3. Ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պոլիմերի հատկությունները
4. CFRP-ի առավելությունները
5. CFRP-ի թերությունները
6. Ածխածնի մանրաթելից ամրացված պլաստիկի օգտագործումը

Ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պոլիմերային կառուցվածք

Ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պլաստիկը նյութ է, որը ձևավորվում է ածխածնային մանրաթելային նյութերը որոշակի ուղղությամբ դասավորելու և կապակցված պոլիմերային նյութերի օգտագործմամբ:Ածխածնային մանրաթելի տրամագիծը չափազանց բարակ է, մոտ 7 մկմ, սակայն դրա ամրությունը չափազանց բարձր է։

Ածխածնի մանրաթելից ամրացված կոմպոզիտային նյութի ամենահիմնական բաղադրիչը ածխածնային մանրաթելային թելն է:Ածխածնային թելերի հիմնական հումքը նախապոլիմերային պոլիակրիլոնիտրիլն է (PAN), ռայոնը կամ նավթային սկիպիդարը:Այնուհետև ածխածնային թելերը վերածվում են ածխածնային մանրաթելերի գործվածքների քիմիական և մեխանիկական մեթոդներով ածխածնային մանրաթելային մասերի համար:

Կապող պոլիմերը սովորաբար ջերմակայուն խեժ է, ինչպիսին էպոքսիդն է:Երբեմն օգտագործվում են այլ ջերմամեկուսիչներ կամ ջերմապլաստիկ պոլիմերներ, ինչպիսիք են պոլիվինիլացետատը կամ նեյլոնը:Բացի ածխածնային մանրաթելերից, կոմպոզիտները կարող են պարունակել նաև արամիդ Q, գերբարձր մոլեկուլային քաշի պոլիէթիլեն, ալյումին կամ ապակե մանրաթելեր:Վերջնական ածխածնային մանրաթելային արտադրանքի հատկությունների վրա կարող են ազդել նաև կապող մատրիցայի մեջ ներմուծվող հավելումների տեսակը:

Ածխածնային մանրաթելից ամրացված պլաստիկի կաղապարման մեթոդը

Ածխածնի մանրաթելից արտադրանքը հիմնականում տարբերվում է տարբեր գործընթացների պատճառով:Ածխածնի մանրաթելերով ամրացված պոլիմերային նյութերի ձևավորման բազմաթիվ մեթոդներ կան:

1. Hand Lay-up մեթոդ

Բաժանվում է չոր եղանակի (նախապես պատրաստված խանութ) և թաց եղանակի (մանրաթելային գործվածք և խեժ՝ սոսնձված օգտագործման համար):Hand lay-up-ը նաև օգտագործվում է նախապատրաստական ​​նյութեր պատրաստելու համար երկրորդական ձուլման գործընթացներում օգտագործելու համար, ինչպիսին է սեղմման ձևավորումը:Այս մեթոդն այն է, որտեղ ածխածնային մանրաթելից պատրաստված կտորները լամինացվում են կաղապարի վրա՝ վերջնական արտադրանքը ձևավորելու համար:Ստացված նյութի ամրության և կոշտության հատկությունները օպտիմիզացված են՝ ընտրելով գործվածքների մանրաթելերի հավասարեցումը և հյուսելը:Այնուհետև կաղապարը լցվում է էպոքսիդով և բուժվում ջերմությամբ կամ օդով:Արտադրության այս մեթոդը հաճախ օգտագործվում է ոչ լարված մասերի համար, ինչպիսիք են շարժիչի ծածկերը:

2. Վակուումային ձևավորման մեթոդ

Շերտավոր նախածանցի համար անհրաժեշտ է որոշակի գործընթացի միջոցով ճնշում գործադրել, որպեսզի այն մոտ լինի կաղապարին և բուժվի և ձևավորվի որոշակի ջերմաստիճանի և ճնշման տակ:Վակուումային պարկի մեթոդը օգտագործում է վակուումային պոմպ՝ ձևավորող պարկի ներսը տարհանելու համար, որպեսզի տոպրակի և կաղապարի միջև բացասական ճնշումը ձևավորի ճնշում, որպեսզի կոմպոզիտային նյութը մոտ լինի կաղապարին:

Վակուումային պարկերի մեթոդի հիման վրա ավելի ուշ ստացվեց վակուումային պարկեր-ավտոկլավի ձևավորման մեթոդը:Ավտոկլավներն ապահովում են ավելի բարձր ճնշում և ջերմային բուժում հատվածը (բնական ամրացման փոխարեն), քան միայն վակուումային տոպրակով:Նման մասն ունի ավելի կոմպակտ կառուցվածք, ավելի լավ մակերեսային որակ, կարող է արդյունավետ կերպով վերացնել օդային փուչիկները (փուչիկները մեծապես կազդեն մասի ամրության վրա), իսկ ընդհանուր որակն ավելի բարձր է։Փաստորեն, վակուումային փաթեթավորման գործընթացը նման է բջջային հեռախոսի ֆիլմի կպչման գործընթացին:Օդային փուչիկների վերացումը հիմնական խնդիր է:

3. Սեղմման համաձուլվածքների մեթոդ

Կոմպրեսիոն ձուլումկաղապարման մեթոդ է, որը նպաստում է զանգվածային արտադրությանը և զանգվածային արտադրությանը:Կաղապարները սովորաբար պատրաստվում են վերին և ստորին մասերից, որոնք մենք անվանում ենք արական կաղապար և էգ:Կաղապարման գործընթացն այն է, որ նախածանցից պատրաստված գորգը տեղադրվի մետաղական հաշվառման կաղապարի մեջ, և որոշակի ջերմաստիճանի և ճնշման ազդեցության տակ գորգը տաքացվում և պլաստիկացվում է կաղապարի խոռոչում, հոսում ճնշման տակ և լցնում կաղապարի խոռոչը, այնուհետև Եվ կաղապարում և բուժում արտադրանք ստանալու համար:Այնուամենայնիվ, այս մեթոդը ավելի բարձր նախնական արժեք ունի, քան նախորդները, քանի որ կաղապարը պահանջում է շատ բարձր ճշգրտության CNC մշակում:

4. ոլորուն համաձուլվածքներ

Բարդ ձևեր ունեցող կամ պտտվող մարմնի ձև ունեցող մասերի համար կարելի է օգտագործել թելիկ փաթաթող՝ մասը պատրաստելու համար՝ թելիկը պտտելով մանդրելի կամ միջուկի վրա:Փաթաթումից հետո ամբողջական բուժումը և հանեք մանդրելը:Օրինակ, կախովի համակարգերում օգտագործվող խողովակային հոդերի ձեռքերը կարող են պատրաստվել այս մեթոդով:

5. Խեժի փոխանցման համաձուլվածքներ

Խեժի փոխանցման ձուլումը (RTM) համաձուլվածքների համեմատաբար տարածված մեթոդ է:Դրա հիմնական քայլերն են.
1. Տեղադրեք պատրաստված վատ ածխածնային մանրաթելից պատրաստված գործվածքը կաղապարի մեջ և փակեք կաղապարը:
2. Ներարկեք դրա մեջ հեղուկ ջերմակայուն խեժ, ներծծեք ամրացնող նյութը և բուժեք:

Ածխածնի մանրաթելերով ամրացված պոլիմերի հատկությունները

(1) Բարձր ուժ և լավ առաձգականություն:

Ածխածնային մանրաթելի տեսակարար ուժը (այսինքն՝ առաձգական ուժի և խտության հարաբերակցությունը) 6 անգամ ավելի է պողպատից և 17 անգամ ալյումինից։Հատուկ մոդուլը (այսինքն՝ Յանգի մոդուլի և խտության հարաբերակցությունը, որը առարկայի առաձգականության նշան է) ավելի քան 3 անգամ ավելի է, քան պողպատից կամ ալյումինից։

Բարձր կոնկրետ ուժով այն կարող է կրել մեծ աշխատանքային բեռ:Նրա առավելագույն աշխատանքային ճնշումը կարող է հասնել 350 կգ/սմ2:Բացի այդ, այն ավելի սեղմելի և ճկուն է, քան մաքուր F-4-ը և դրա հյուսը:

(2) Լավ հոգնածության դիմադրություն և մաշվածության դիմադրություն:

Նրա հոգնածության դիմադրությունը շատ ավելի բարձր է, քան էպոքսիդային խեժը և ավելի բարձր, քան մետաղական նյութերը:Գրաֆիտային մանրաթելերը ինքնաքսում են և ունեն շփման փոքր գործակից։Մաշվածության քանակը 5-10 անգամ ավելի փոքր է, քան ընդհանուր ասբեստի արտադրանքը կամ F-4 braids-ը:

(3) Լավ ջերմային հաղորդունակություն և ջերմային դիմադրություն:

Ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պլաստմասսաները լավ ջերմային հաղորդունակություն ունեն, և շփման արդյունքում առաջացած ջերմությունը հեշտությամբ ցրվում է:Ինտերիերը հեշտ չէ գերտաքացնել և պահել ջերմությունը և կարող է օգտագործվել որպես դինամիկ կնքման նյութ:Օդում այն ​​կարող է կայուն աշխատել -120~350°C ջերմաստիճանի միջակայքում։Ածխածնի մանրաթելում ալկալիական մետաղի պարունակության նվազման դեպքում սպասարկման ջերմաստիճանը կարող է էլ ավելի բարձրանալ:Իներտ գազի մեջ նրա հարմարվող ջերմաստիճանը կարող է հասնել մոտ 2000°C, և այն կարող է դիմակայել ցրտի և ջերմության կտրուկ փոփոխություններին։

(4) Լավ թրթռումային դիմադրություն:

Այն հեշտ չէ ռեզոնանսավորել կամ թրթռալ, և այն նաև հիանալի նյութ է թրթռումների նվազեցման և աղմուկի նվազեցման համար:

CFRP-ի առավելությունները

1. Թեթև քաշ

Ավանդական ապակե մանրաթելերով ամրացված պլաստմասսաները օգտագործում են շարունակական ապակե մանրաթելեր և 70% ապակե մանրաթելեր (ապակու քաշ/ընդհանուր քաշ) և սովորաբար ունեն 0,065 ֆունտ մեկ խորանարդ դյույմի խտություն:Նույն 70% մանրաթելային քաշով CFRP կոմպոզիտը սովորաբար ունի 0,055 ֆունտ մեկ խորանարդ դյույմի խտություն:

2. Բարձր ուժ

Թեև ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պոլիմերները թեթև են, CFRP կոմպոզիտներն ունեն ավելի բարձր ամրություն և ավելի բարձր կոշտություն մեկ միավորի քաշի համար, քան ապակե մանրաթելային կոմպոզիտները:Մետաղական նյութերի համեմատ այս առավելությունն ավելի ակնհայտ է։

CFRP-ի թերությունները

1. Բարձր արժեքը

Ածխածնային մանրաթելերով ամրացված պլաստիկի արտադրության արժեքը չափազանց մեծ է:Ածխածնային մանրաթելերի գները կարող են կտրուկ տարբերվել՝ կախված ընթացիկ շուկայական պայմաններից (առաջարկ և պահանջարկ), ածխածնային մանրաթելերի տեսակից (ավիատիեզերք ընդդեմ առևտրային դասի) և մանրաթելերի փաթեթի չափից:Ֆունտ ֆունտի դիմաց կուսական ածխածնային մանրաթելը կարող է 5-ից 25 անգամ ավելի թանկ լինել, քան ապակե մանրաթելը:Այս տարբերությունը նույնիսկ ավելի մեծ է, երբ համեմատում ենք պողպատը CFRP-ի հետ:
2. Հաղորդունակություն
Սա ածխածնային մանրաթելային կոմպոզիտային նյութերի առավելությունն ու թերությունն է:Դա կախված է դիմումից:Ածխածնային մանրաթելերը չափազանց հաղորդունակ են, իսկ ապակե մանրաթելերը մեկուսիչ են:Շատ ապրանքներ օգտագործում են ապակեպլաստե ածխածնի կամ մետաղի փոխարեն, քանի որ դրանք պահանջում են խիստ մեկուսացում:Կոմունալ ծառայությունների արտադրության մեջ շատ ապրանքներ պահանջում են ապակե մանրաթելերի օգտագործում:

Ածխածնային մանրաթելից ամրացված պլաստիկի օգտագործումը

Ածխածնի մանրաթելերով ամրացված պոլիմերի կիրառությունը լայն է կյանքում՝ մեխանիկական մասերից մինչև ռազմական նյութեր:

(1)որպես կնքման փաթեթավորում
Ածխածնային մանրաթելից ամրացված PTFE նյութը կարող է պատրաստվել կոռոզիոն դիմացկուն, մաշվածության դիմացկուն և բարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն կնքման օղակների կամ փաթեթավորման:Երբ օգտագործվում է ստատիկ կնքման համար, ծառայության ժամկետն ավելի երկար է, ավելի քան 10 անգամ ավելի երկար, քան ընդհանուր յուղով ընկղմված ասբեստի փաթեթավորման ժամկետը:Այն կարող է պահպանել կնքման կատարումը բեռի փոփոխության և արագ սառեցման և արագ տաքացման պայմաններում:Եվ քանի որ նյութը չի պարունակում քայքայիչ նյութեր, մետաղի վրա փոսային կոռոզիա չի առաջանա:

(2)որպես հղկող մասեր
Օգտագործելով իր ինքնաքսող հատկությունները՝ այն կարող է օգտագործվել որպես առանցքակալներ, շարժակներ և մխոցների օղակներ հատուկ նպատակների համար:Օրինակ՝ ավիացիոն գործիքների և մագնիտոֆոնների համար յուղազերծ առանցքակալներ, էլեկտրական փոխանցման դիզելային լոկոմոտիվների համար յուղազերծ քսած փոխանցումներ (նավթի արտահոսքի հետևանքով վթարներից խուսափելու համար), կոմպրեսորների վրա յուղազերծ մխոցների օղակները և այլն: Բացի այդ, այն կարող է օգտագործել նաև որպես սահող առանցքակալներ կամ կնիքներ սննդի և դեղագործական արդյունաբերության մեջ՝ օգտվելով դրա ոչ թունավոր հատկություններից:

(3) Որպես օդատիեզերական, ավիացիայի և հրթիռների կառուցվածքային նյութեր:Այն առաջին անգամ օգտագործվել է ինքնաթիռների արտադրության մեջ՝ նվազեցնելու օդանավի քաշը և բարելավելու թռիչքի արդյունավետությունը:Այն նաև օգտագործվում է քիմիական, նավթային, էլեկտրաէներգիայի, մեքենաշինության և այլ արդյունաբերություններում որպես պտտվող կամ փոխադարձ դինամիկ կնիք կամ տարբեր ստատիկ կնիքի նյութեր:

Չժենգսին պրոֆեսիոնալ էհիդրավլիկ մամլիչների գործարան Չինաստանումապահովելով բարձր որակկոմպոզիտային հիդրավլիկ մամուլCFRP արտադրանքի ձևավորման համար: