Dengan perkembangan berkelanjutan bahan komposit, selain plastik yang diperkuat serat kaca, plastik yang diperkuat serat karbon, plastik yang diperkuat serat boron, dll. Telah muncul. Komposit polimer bertulang serat karbon (CFRP) adalah bahan ringan dan kuat yang digunakan untuk memproduksi banyak produk yang kami gunakan dalam kehidupan sehari -hari. Ini adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan bahan komposit yang diperkuat serat yang menggunakan serat karbon sebagai komponen struktural utama.
Tabel konten:
1. Struktur polimer yang diperkuat serat karbon
2. Metode cetakan plastik yang diperkuat serat karbon
3. Sifat polimer yang diperkuat serat karbon
4. Keuntungan CFRP
5. Kerugian CFRP
6. Penggunaan plastik yang diperkuat serat karbon
Struktur polimer yang diperkuat serat karbon
Plastik yang diperkuat serat karbon adalah bahan yang dibentuk dengan mengatur bahan serat karbon ke arah tertentu dan menggunakan bahan polimer terikat. Diameter serat karbon sangat tipis, sekitar 7 mikron, tetapi kekuatannya sangat tinggi.
Unit konstituen paling dasar dari bahan komposit yang diperkuat serat karbon adalah filamen serat karbon. Bahan baku dasar filamen karbon adalah prepolimer polyacrylonitrile (PAN), rayon, atau nada minyak bumi. Filamen karbon kemudian dibuat menjadi kain serat karbon dengan metode kimia dan mekanis untuk bagian serat karbon.
Polimer pengikat biasanya merupakan resin termoseting 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 berat molekul ultra-tinggi, aluminium, atau serat gelas. Sifat -sifat produk serat karbon akhir juga dapat dipengaruhi oleh jenis aditif yang dimasukkan ke dalam matriks ikatan.
Metode cetakan plastik yang diperkuat serat karbon
Produk serat karbon terutama 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 (toko yang sudah disiapkan sebelumnya) dan metode basah (kain serat dan resin yang direkatkan untuk digunakan). Lay-up tangan juga digunakan untuk menyiapkan prepreg untuk digunakan dalam proses cetakan sekunder seperti cetakan kompresi. Metode ini adalah tempat lembaran kain serat karbon dilaminasi pada cetakan untuk membentuk produk akhir. Sifat kekuatan dan kekakuan dari bahan yang dihasilkan dioptimalkan dengan memilih penyelarasan dan menenun serat kain. Cetakan kemudian diisi dengan epoksi dan disembuhkan dengan panas atau udara. Metode pembuatan ini sering digunakan untuk suku cadang yang tidak tertekan, seperti penutup mesin.
2. Metode pembentukan vakum
Untuk prepreg laminasi, perlu untuk memberikan tekanan melalui proses tertentu untuk membuatnya dekat dengan cetakan dan untuk menyembuhkan dan membentuknya di bawah 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 bahan komposit dekat dengan cetakan.
Atas dasar metode kantong vakum, metode pembentukan tas-autoklaf vakum diturunkan kemudian. Autoclave memberikan tekanan yang lebih tinggi dan panas menyembuhkan bagian (bukan curing alami) daripada metode khusus kantong vakum. Bagian seperti itu memiliki struktur yang lebih ringkas, kualitas permukaan yang lebih baik, dapat secara efektif menghilangkan gelembung udara (gelembung akan sangat mempengaruhi kekuatan bagian), dan kualitas keseluruhan lebih tinggi. Faktanya, proses mengantongi vakum mirip dengan film ponsel yang menempel. Menghilangkan gelembung udara adalah tugas utama.
3. Metode pencetakan kompresi
Cetakan kompresiadalah metode cetakan yang kondusif untuk produksi massal dan produksi massal. Cetakan biasanya terbuat dari bagian atas dan bawah, yang kami sebut cetakan jantan dan cetakan betina. Proses cetakan adalah untuk meletakkan tikar yang terbuat dari prepreg ke dalam cetakan konter logam, dan di bawah aksi suhu dan tekanan tertentu, tikar dipanaskan dan diplastisisasi dalam rongga cetakan, mengalir di bawah tekanan, dan mengisi rongga cetakan, dan kemudian dan cetakan dan menyembuhkan untuk mendapatkan produk. Namun, metode ini memiliki biaya awal yang lebih tinggi daripada yang sebelumnya, karena cetakan membutuhkan pemesinan CNC presisi tinggi.
4. Molding belitan
Untuk bagian -bagian dengan bentuk yang kompleks atau dalam bentuk tubuh revolusi, pengikat filamen dapat digunakan untuk membuat bagian dengan melilitkan filamen pada mandrel atau inti. Setelah belitan sembuh dan lepaskan mandrel. Misalnya, lengan sambungan tubular yang digunakan dalam sistem suspensi dapat dibuat menggunakan metode ini.
5. Molding Transfer Resin
Resin Transfer Moulding (RTM) adalah metode cetakan yang relatif populer. Langkah dasarnya adalah:
1. Tempatkan kain serat karbon buruk yang disiapkan dalam cetakan dan tutup cetakan.
2. Menyuntikkan resin termoseting cair ke dalamnya, menghamili bahan penguat, dan menyembuhkan.
Sifat polimer yang diperkuat serat karbon
(1) Kekuatan tinggi dan elastisitas yang baik.
Kekuatan spesifik (yaitu, rasio kekuatan tarik terhadap kepadatan) serat karbon adalah 6 kali lipat dari baja dan 17 kali lipat dari aluminium. Modulus spesifik (yaitu, rasio modulus Young terhadap kepadatan, yang merupakan tanda elastisitas suatu objek) lebih dari 3 kali lipat dari baja atau aluminium.
Dengan kekuatan spesifik yang tinggi, itu dapat menanggung beban kerja yang besar. Tekanan kerja maksimumnya dapat mencapai 350 kg/cm2. Selain itu, lebih mudah dikompres dan tangguh daripada F-4 murni dan kepang.
(2) Resistensi kelelahan baik dan ketahanan aus.
Resistensi kelelahannya jauh lebih tinggi daripada resin epoksi dan lebih tinggi dari bahan logam. Serat grafit melumasi sendiri dan memiliki koefisien gesekan kecil. Jumlah keausan 5-10 kali lebih kecil dari produk asbes umum atau kepang F-4.
(3) Konduktivitas termal yang baik dan ketahanan panas.
Plastik yang diperkuat serat karbon memiliki konduktivitas termal yang baik, dan panas yang dihasilkan oleh gesekan mudah dihilang. Interior tidak mudah untuk terlalu panas dan menyimpan panas dan dapat digunakan sebagai bahan penyegelan dinamis. Di udara, dapat bekerja secara stabil dalam kisaran suhu -120 ~ 350 ° C. Dengan pengurangan kandungan logam alkali dalam serat karbon, suhu servis dapat meningkat lebih lanjut. Dalam gas inert, suhu yang dapat disesuaikan dapat mencapai sekitar 2000 ° C, dan dapat menahan perubahan tajam dalam dingin dan panas.
(4) Resistensi getaran yang baik.
Tidak mudah untuk beresonansi atau flutter, dan juga merupakan bahan yang sangat baik untuk pengurangan getaran dan pengurangan kebisingan.
Keuntungan CFRP
1. Berat ringan
Plastik yang diperkuat serat kaca tradisional menggunakan serat kaca kontinu dan serat kaca 70% (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 yang lebih tinggi dan kekakuan yang lebih tinggi per unit berat daripada komposit serat kaca. Dibandingkan dengan bahan logam, keuntungan ini lebih jelas.
Kerugian CFRP
1. Biaya tinggi
Biaya produksi plastik yang diperkuat serat karbon adalah penghalang. Harga serat karbon dapat bervariasi secara dramatis tergantung pada kondisi pasar saat ini (penawaran dan permintaan), jenis serat karbon (aerospace vs kelas komersial), dan ukuran bundel serat. Dengan basis pound-for-pound, serat karbon virgin dapat 5 hingga 25 kali lebih mahal daripada serat kaca. Perbedaan ini bahkan lebih besar ketika membandingkan baja dengan CFRP.
2. Konduktivitas
Ini adalah keuntungan dan kerugian dari bahan komposit serat karbon. Itu tergantung pada aplikasinya. Serat karbon sangat konduktif dan serat kaca isolasi. Banyak produk menggunakan fiberglass alih -alih serat karbon atau logam karena membutuhkan isolasi yang ketat. Dalam produksi utilitas, banyak produk membutuhkan penggunaan serat kaca.
Penggunaan plastik yang diperkuat serat karbon
Aplikasi polimer yang diperkuat serat karbon luas dalam kehidupan, dari bagian mekanis hingga bahan militer.
(1)sebagai pengepakan penyegelan
Bahan PTFE yang diperkuat serat karbon dapat dibuat menjadi cincin penyegelan atau pengepakan atau pengepakan yang resistan terhadap suhu tinggi, dan resistan tinggi. Ketika digunakan untuk penyegelan statis, masa pakai lebih lama, lebih dari 10 kali lebih lama dari pengemasan asbes yang dimerimasi minyak secara umum. Ini dapat mempertahankan kinerja penyegelan di bawah perubahan beban dan pendinginan cepat dan pemanasan cepat. Dan karena bahan tidak mengandung zat korosif, tidak ada korosi pitting akan terjadi pada logam.
(2)sebagai bagian penggilingan
Memanfaatkan sifat-sifat pelumasnya sendiri, dapat digunakan sebagai bantalan, roda gigi, dan cincin piston untuk tujuan khusus. Seperti bantalan pelumas bebas minyak untuk instrumen penerbangan dan perekam tape, roda gigi pelumas bebas minyak untuk lokomotif diesel transmisi listrik (untuk menghindari kecelakaan yang disebabkan oleh kebocoran minyak), cincin piston yang dilumasi dengan minyak pada industri dan ganti rugi.
(3) sebagai bahan struktural untuk dirgantara, penerbangan, dan rudal. Ini pertama kali digunakan dalam manufaktur pesawat untuk mengurangi berat pesawat dan meningkatkan efisiensi penerbangan. Ini juga digunakan dalam bahan kimia, minyak bumi, tenaga listrik, mesin, dan industri lain sebagai segel dinamis putar atau bolak -balik atau berbagai bahan segel statis.
Zhengxi adalah seorang profesionalPabrik pers hidrolik di Cina, memberikan quliaty tinggiPers Hidraulik Komposituntuk membentuk produk CFRP.
Waktu pos: Mei-25-2023
