Dengan terus berkembangnya material komposit, selain plastik yang diperkuat serat kaca, plastik yang diperkuat serat karbon, plastik yang diperkuat serat boron, dll.Komposit polimer yang diperkuat serat karbon (CFRP) adalah bahan ringan dan kuat yang digunakan untuk memproduksi banyak produk yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari.Ini adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan material komposit yang diperkuat serat yang menggunakan serat karbon sebagai komponen struktural utama.
Daftar Isi:
1. Struktur Polimer Bertulang Serat Karbon
2. Metode Pencetakan Plastik Bertulang Serat Karbon
3. Sifat Polimer Bertulang Serat Karbon
4. Keuntungan CFRP
5. Kekurangan CFRP
6. Penggunaan Plastik Bertulang Serat Karbon
Struktur Polimer yang Diperkuat Serat Karbon
Plastik yang diperkuat serat karbon adalah bahan yang dibentuk dengan menyusun bahan serat karbon dalam arah tertentu dan menggunakan bahan polimer yang diikat.Diameter serat karbon sangat tipis, sekitar 7 mikron, namun kekuatannya sangat tinggi.
Unit penyusun paling dasar dari material komposit yang diperkuat serat karbon adalah filamen serat karbon.Bahan baku dasar filamen karbon adalah prapolimer poliakrilonitril (PAN), rayon, atau minyak bumi.Filamen karbon kemudian dibuat menjadi kain serat karbon dengan metode kimia dan mekanis untuk bagian serat karbon.
Polimer pengikat biasanya berupa resin termoset seperti epoksi.Termoset atau polimer termoplastik lain kadang-kadang digunakan, seperti polivinil asetat atau nilon.Selain serat karbon, komposit juga dapat mengandung aramid Q, polietilen dengan berat molekul sangat tinggi, aluminium, atau serat kaca.Sifat-sifat produk akhir serat karbon juga dapat dipengaruhi oleh jenis aditif yang dimasukkan ke dalam matriks ikatan.
Metode Pencetakan Plastik Bertulang Serat Karbon
Produk serat karbon pada dasarnya berbeda karena proses yang berbeda.Ada banyak metode untuk membentuk bahan polimer yang diperkuat serat karbon.
1. Metode Lay-up Tangan
Dibagi menjadi metode kering (disiapkan di toko) dan metode basah (kain fiber dan resin direkatkan untuk digunakan).Hand lay-up juga digunakan untuk menyiapkan prepreg untuk digunakan dalam proses pencetakan sekunder seperti pencetakan kompresi.Metode ini adalah lembaran kain serat karbon dilaminasi pada cetakan untuk membentuk produk akhir.Sifat kekuatan dan kekakuan bahan yang dihasilkan dioptimalkan dengan memilih keselarasan dan tenunan serat kain.Cetakan tersebut kemudian diisi dengan epoksi dan diawetkan dengan panas atau udara.Metode pembuatan ini sering digunakan untuk bagian-bagian yang tidak diberi tekanan, seperti penutup mesin.
2. Metode Pembentukan Vakum
Untuk prepreg yang dilaminasi, perlu diberikan tekanan melalui proses tertentu agar mendekati cetakan dan untuk mengawetkan serta membentuknya pada suhu dan tekanan tertentu.Metode kantong vakum menggunakan pompa vakum untuk mengevakuasi bagian dalam kantong pembentuk sehingga tekanan negatif antara kantong dan cetakan membentuk tekanan sehingga material komposit berada dekat dengan cetakan.
Berdasarkan metode kantong vakum, metode pembentukan autoklaf kantong vakum kemudian diturunkan.Autoklaf memberikan tekanan yang lebih tinggi dan proses pengawetan panas pada bagian tersebut (bukan proses pengawetan alami) dibandingkan metode yang hanya menggunakan kantong vakum.Bagian seperti itu memiliki struktur yang lebih kompak, kualitas permukaan yang lebih baik, dapat secara efektif menghilangkan gelembung udara (gelembung akan sangat mempengaruhi kekuatan bagian tersebut), dan kualitas keseluruhannya lebih tinggi.Faktanya, proses pengantongan vakum mirip dengan proses penempelan film pada ponsel.Menghilangkan gelembung udara adalah tugas besar.
3. Metode Pencetakan Kompresi
Cetakan kompresiadalah metode pencetakan yang kondusif untuk produksi massal dan produksi massal.Cetakan biasanya terbuat dari bagian atas dan bawah, yang kita sebut cetakan jantan dan cetakan betina.Proses pencetakannya adalah dengan meletakkan alas yang terbuat dari prepreg ke dalam cetakan penghitung logam, dan di bawah pengaruh suhu dan tekanan tertentu, alas tersebut dipanaskan dan diplastiskan di dalam rongga cetakan, mengalir di bawah tekanan, dan mengisi rongga cetakan, dan kemudian Dan pencetakan dan pengawetan untuk mendapatkan produk.Namun, metode ini memiliki biaya awal yang lebih tinggi dibandingkan metode sebelumnya, karena cetakannya memerlukan pemesinan CNC dengan presisi sangat tinggi.
4. Cetakan Berliku
Untuk bagian-bagian yang bentuknya rumit atau berbentuk badan revolusi, dapat digunakan penggulung filamen untuk membuat bagian tersebut dengan cara melilitkan filamen pada mandrel atau inti.Setelah penggulungan selesai disembuhkan dan lepaskan mandrel.Misalnya, lengan sambungan berbentuk tabung yang digunakan dalam sistem suspensi dapat dibuat menggunakan metode ini.
5. Cetakan Transfer Resin
Cetakan transfer resin (RTM) adalah metode pencetakan yang relatif populer.Langkah-langkah dasarnya adalah:
1. Tempatkan kain serat karbon buruk yang sudah disiapkan ke dalam cetakan dan tutup cetakannya.
2. Suntikkan resin termoset cair ke dalamnya, impregnasi bahan penguat, dan keringkan.
Sifat Polimer Bertulang Serat Karbon
(1) Kekuatan tinggi dan elastisitas yang baik.
Kekuatan spesifik (yaitu rasio kekuatan tarik terhadap kepadatan) serat karbon adalah 6 kali lipat baja dan 17 kali lipat aluminium.Modulus spesifik (yaitu rasio modulus Young terhadap massa jenis, yang merupakan tanda elastisitas suatu benda) lebih dari 3 kali lipat dari baja atau aluminium.
Dengan kekuatan spesifik yang tinggi, dapat memikul beban kerja yang besar.Tekanan kerja maksimumnya bisa mencapai 350 kg/cm2.Selain itu, ia lebih mudah dikompresi dan tangguh dibandingkan F-4 murni dan jalinannya.
(2) Ketahanan lelah dan ketahanan aus yang baik.
Ketahanan lelahnya jauh lebih tinggi dibandingkan resin epoksi dan lebih tinggi dibandingkan bahan logam.Serat grafit dapat melumasi sendiri dan memiliki koefisien gesekan yang kecil.Jumlah keausannya 5-10 kali lebih kecil dibandingkan produk asbes pada umumnya atau kepang F-4.
(3) Konduktivitas termal dan ketahanan panas yang baik.
Plastik yang diperkuat serat karbon memiliki konduktivitas termal yang baik, dan panas yang dihasilkan oleh gesekan mudah hilang.Bagian dalamnya tidak mudah panas berlebih dan menyimpan panas serta dapat digunakan sebagai bahan penyegel dinamis.Di udara, ia dapat bekerja secara stabil pada kisaran suhu -120~350°C.Dengan berkurangnya kandungan logam alkali dalam serat karbon, suhu servis dapat ditingkatkan lebih lanjut.Dalam gas inert, suhu yang dapat disesuaikan dapat mencapai sekitar 2000°C, dan dapat menahan perubahan tajam dalam suhu dingin dan panas.
(4) Ketahanan getaran yang baik.
Tidak mudah beresonansi atau bergetar, dan juga merupakan bahan yang sangat baik untuk mengurangi getaran dan mengurangi kebisingan.
Keuntungan CFRP
1. Ringan
Plastik yang diperkuat serat kaca tradisional menggunakan serat kaca kontinu dan 70% serat kaca (berat kaca/berat total) dan biasanya memiliki kepadatan 0,065 pon per inci kubik.Komposit CFRP dengan berat serat 70% yang sama biasanya memiliki kepadatan 0,055 pon per inci kubik.
2. Kekuatan Tinggi
Meskipun polimer yang diperkuat serat karbon ringan, komposit CFRP memiliki kekuatan dan kekakuan per satuan berat yang lebih tinggi dibandingkan komposit serat kaca.Dibandingkan dengan material logam, keunggulan ini lebih terlihat jelas.
Kekurangan CFRP
1. Biaya Tinggi
Biaya produksi plastik yang diperkuat serat karbon sangat mahal.Harga serat karbon dapat sangat bervariasi tergantung pada kondisi pasar saat ini (penawaran dan permintaan), jenis serat karbon (kelas dirgantara vs. komersial), dan ukuran bundel serat.Berdasarkan pound-for-pound, harga serat karbon murni bisa 5 hingga 25 kali lebih mahal dibandingkan serat kaca.Perbedaan ini semakin besar jika membandingkan baja dengan CFRP.
2. Konduktivitas
Inilah kelebihan dan kekurangan material komposit serat karbon.Itu tergantung pada aplikasinya.Serat karbon sangat konduktif dan serat kaca bersifat isolasi.Banyak produk menggunakan fiberglass daripada serat karbon atau logam karena memerlukan isolasi yang ketat.Dalam produksi utilitas, banyak produk memerlukan penggunaan serat kaca.
Penggunaan Plastik Bertulang Serat Karbon
Aplikasi polimer yang diperkuat serat karbon sangat luas dalam kehidupan, mulai dari komponen mekanis hingga material militer.
(1)sebagai penyegelan pengepakan
Bahan PTFE yang diperkuat serat karbon dapat dibuat menjadi cincin penyegel atau pengepakan yang tahan korosi, tahan aus, dan tahan suhu tinggi.Ketika digunakan untuk penyegelan statis, masa pakainya lebih lama, lebih dari 10 kali lebih lama dibandingkan dengan kemasan asbes terendam minyak pada umumnya.Ini dapat mempertahankan kinerja penyegelan di bawah perubahan beban dan pendinginan cepat serta pemanasan cepat.Dan karena bahan tersebut tidak mengandung zat korosif, maka korosi lubang tidak akan terjadi pada logam.
(2)sebagai bagian penggilingan
Dengan memanfaatkan sifat pelumasannya sendiri, bahan ini dapat digunakan sebagai bantalan, roda gigi, dan ring piston untuk tujuan khusus.Seperti bantalan berpelumas bebas oli untuk instrumen penerbangan dan tape recorder, roda gigi berpelumas bebas oli untuk lokomotif diesel transmisi listrik (untuk menghindari kecelakaan akibat kebocoran oli), ring piston berpelumas bebas oli pada kompresor, dll. juga dapat digunakan sebagai bantalan geser atau segel dalam industri makanan dan farmasi dengan memanfaatkan karakteristik tidak beracunnya.
(3) Sebagai bahan struktural untuk ruang angkasa, penerbangan, dan rudal.Ini pertama kali digunakan dalam pembuatan pesawat terbang untuk mengurangi bobot pesawat dan meningkatkan efisiensi penerbangan.Ini juga digunakan dalam industri kimia, minyak bumi, tenaga listrik, mesin, dan industri lainnya sebagai segel dinamis putar atau bolak-balik atau berbagai bahan segel statis.
Zhengxi adalah seorang profesionalpabrik pers hidrolik di Cina, memberikan kualitas pelayanan yang tinggipers hidrolik komposituntuk membentuk produk CFRP.
Waktu posting: 25 Mei-2023
