עם התפתחות רציפה של חומרים מורכבים, בנוסף לפלסטיקה מחוזקת סיבי זכוכית, הופיעו פלסטיקה מחוזקת סיבי פחמן, פלסטיקה מחוזקת סיבים בורון וכו '. מרוכבים פולימרים מחוזקים של סיבי פחמן (CFRP) הם חומרים קלים וחזקים המשמשים לייצור מוצרים רבים בהם אנו משתמשים בחיי היומיום שלנו. זהו מונח המשמש לתיאור חומרים מורכבים מחוזקים סיבים המשתמשים בסיבי פחמן כמרכיב המבני העיקרי.
טבלת תוכן:
1. מבנה פולימרים מחוזק סיבי פחמן
2. שיטת הדפוס של פלסטיק מחוזק סיבי פחמן
3. תכונות של פולימר מחוזק סיבי פחמן
4. יתרונות CFRP
5. חסרונות של CFRP
6. שימושים מפלסטיק מחוזק סיבי פחמן
מבנה פולימרים מחוזק סיבי פחמן
פלסטיק מחוזק סיבי פחמן הוא חומר שנוצר על ידי סידור חומרי סיבי פחמן בכיוון מסוים ושימוש בחומרים פולימריים מלוכדים. קוטר סיבי הפחמן דק ביותר, בערך 7 מיקרון, אך כוחו גבוה במיוחד.
היחידה המרכיבה הבסיסית ביותר של חומר מורכב מחוזק סיבי פחמן היא נימה סיבי פחמן. חומר הגלם הבסיסי של נימת פחמן הוא polyacrylonitrile prepolymer (PAN), Rayon או Petroleum Pitch. לאחר מכן נעשה חוטי הפחמן לבדי סיבי פחמן בשיטות כימיות ומכניות לחלקים של סיבי פחמן.
הפולימר המחייב הוא בדרך כלל שרף תרמוסטיני כמו אפוקסי. לעתים משתמשים בתרמוסטים אחרים או בפולימרים תרמופלסטיים, כמו פוליוויניל אצטט או ניילון. בנוסף לסיבי פחמן, מרוכבים יכולים להכיל גם Q Q, פוליאתילן משקל מולקולרי גבוה במיוחד, אלומיניום או סיבי זכוכית. המאפיינים של המוצר הסופי של סיבי הפחמן יכולים להיות מושפעים גם מסוג התוספים שהוכנסו למטריצת המליטה.
שיטת הדפוס של פלסטיק מחוזק סיבי פחמן
מוצרי סיבי פחמן שונים בעיקר בגלל תהליכים שונים. ישנן שיטות רבות ליצירת חומרי פולימר מחוזקים של סיבי פחמן.
1. שיטת הגדרת היד
מחולק לשיטה היבשה (חנות שהוכנה מראש) ושיטה רטובה (בד סיבים ושרף מודבקים לשימוש). שכבת היד משמשת גם להכנת PrepRegs לשימוש בתהליכי דפוס משניים כמו דפוס דחיסה. שיטה זו היא המקום בו גיליונות בד סיבי פחמן למינציה על עובש ליצירת המוצר הסופי. תכונות החוזק והקשיחות של החומר המתקבל מותאמות על ידי בחירת היישור והארוג של סיבי הבד. לאחר מכן התבנית מתמלאת באפוקסי ונרפאת בחום או באוויר. שיטת ייצור זו משמשת לרוב לחלקים שאינם לחוצים, כמו כיסויי מנוע.
2. שיטת יצירת ואקום
עבור ה- PrepReg למינציה, יש צורך להפעיל לחץ באמצעות תהליך מסוים כדי להפוך אותו קרוב לתבנית ולרפא ולעצב אותו בטמפרטורה ולחץ מסוימים. שיטת שקית הוואקום משתמשת במשאבת ואקום כדי לפנות את החלק הפנימי של שקית היוצרים כך שהלחץ השלילי בין השקית לתבנית יוצר לחץ כך שהחומר המורכב יהיה קרוב לתבנית.
על בסיס שיטת תיק הוואקום, שיטת גיבוש שקית הוואקום נשקרה מאוחר יותר. חלבונים אוטומטיים מספקים לחצים גבוהים יותר ומרפאים את החלק (במקום ריפוי טבעי) מאשר שיטות לשקית ואקום בלבד. לחלק כזה יש מבנה קומפקטי יותר, איכות משטח טובה יותר, יכול לחסל ביעילות בועות אוויר (בועות ישפיעו רבות על חוזק החלק), והאיכות הכוללת גבוהה יותר. למעשה, תהליך שקית האבק דומה לזו של הדבקת סרטי טלפון נייד. ביטול בועות אוויר זו משימה מרכזית.
3. שיטת דחיסת דחיסה
דפוס דחיסההיא שיטת דפוס התורמת לייצור המוני וייצור המוני. תבניות עשויות בדרך כלל מחלקים עליונים ותחתונים, אותם אנו מכנים עובש זכר ותבנית נקבה. תהליך הדפוס הוא להכניס את המחצלת העשויה מקדימה לתבנית הדלפק המתכת, ובתחתית טמפרטורה ולחץ מסוימים, המחצלת מחוממת ומפלגתית בחלל העובש, זורמת בלחץ וממלאת את חלל העובש ואז ועיצוב וריפוי כדי להשיג מוצרים. עם זאת, לשיטה זו יש עלות ראשונית גבוהה יותר מהקודמים, מכיוון שהתבנית דורשת עיבוד CNC בעל דיוק גבוה מאוד.
4. דפוס מפותל
לחלקים עם צורות מורכבות או בצורת גוף של מהפכה, ניתן להשתמש במתחם נימה כדי להפוך את החלק על ידי פיתול הנימה על מנד או גרעין. לאחר הפיתול הוא תרופה שלמה והסירו את המנדל. לדוגמה, ניתן לבצע זרועות מפרקים צינוריות המשמשות במערכות מתלים בשיטה זו.
5. דפוס העברת שרף
דפוס העברת שרף (RTM) הוא שיטת דפוס פופולרית יחסית. הצעדים הבסיסיים שלה הם:
1. הניחו את בד סיבי הפחמן הרע המוכן בתבנית וסגרו את התבנית.
2. הזרקו לתוכו שרף תרמוסטיזציה נוזלית, הספוגו את חומר החיזוק והתרפא.
תכונות של פולימר מחוזק סיבי פחמן
(1) חוזק גבוה וגמישות טובה.
החוזק הספציפי (כלומר היחס בין חוזק מתיחה לצפיפות) של סיבי פחמן הוא פי 6 מזה של פלדה ו -17 פעמים מזה של אלומיניום. המודולוס הספציפי (כלומר היחס בין המודולוס של יאנג לצפיפות, שהוא סימן לגמישות של אובייקט) הוא יותר מפי 3 מזה של פלדה או אלומיניום.
עם חוזק ספציפי גבוה, הוא יכול לשאת עומס עבודה גדול. לחץ העבודה המרבי שלו יכול להגיע ל -350 ק"ג/ס"מ. בנוסף, הוא דחוס וגמיש יותר מ- F-4 טהור וצמתה.
(2) התנגדות טובה לעייפות ועמידות בלאי.
עמידות העייפות שלה גבוהה בהרבה מזו של שרף אפוקסי וגבוה מזה של חומרי מתכת. סיבי גרפיט הם סיכה עצמית ויש להם מקדם חיכוך קטן. כמות השחיקה קטנה פי 5-10 מזו של מוצרי אסבסט כלליים או צמות F-4.
(3) מוליכות תרמית טובה ועמידות לחום.
פלסטיקה מחוזקת של סיבי פחמן יש מוליכות תרמית טובה, והחום שנוצר על ידי חיכוך מתפזר בקלות. הפנים לא קל להתחמם יתר על המידה ולאחסון חום ויכול לשמש כחומר איטום דינאמי. באוויר הוא יכול לעבוד יציב בטווח הטמפרטורות של -120 ~ 350 מעלות צלזיוס. עם הפחתת תכולת המתכת האלקלית בסיבי פחמן, טמפרטורת השירות עשויה להיות מוגברת עוד יותר. בגז אינרטי, הטמפרטורה הניתנת להתאמה שלו יכולה להגיע לכ- 2000 מעלות צלזיוס, והיא יכולה לעמוד בשינויים חדים בקור ובחום.
(4) התנגדות רטט טובה.
לא קל להדהד או לרפרף, וזה גם חומר מצוין להפחתת רטט והפחתת רעש.
יתרונות CFRP
1. משקל קל
פלסטיקה מחוזקת של סיבי זכוכית מסורתיים משתמשים בסיבי זכוכית רציפים וב -70% סיבי זכוכית (משקל זכוכית/משקל כולל) ובדרך כלל הם בעלי צפיפות של 0.065 פאונד לאינץ 'מעוקב. למורכב CFRP עם משקל סיבים זהה של 70% בדרך כלל יש צפיפות של 0.055 פאונד לאינץ 'מעוקב.
2. חוזק גבוה
למרות שפולימרים מחוזקים של סיבי פחמן הם קלים משקל, מרכיבי CFRP הם בעלי חוזק גבוה יותר וקשיחות גבוהה יותר למשקל יחידה מאשר מרוכבים של סיבי זכוכית. בהשוואה לחומרי מתכת, יתרון זה ברור יותר.
חסרונות של CFRP
1. עלות גבוהה
עלות הייצור של פלסטיק מחוזק סיבי פחמן אוסרת. מחירי סיבי הפחמן יכולים להשתנות באופן דרמטי בהתאם לתנאי השוק הנוכחיים (היצע וביקוש), סוג סיבי הפחמן (Aerospace לעומת ציון מסחרי) וגודל צרור הסיבים. על בסיס קילו לקאונד, סיבי פחמן בתולים יכולים להיות יקרים פי 5 עד 25 מסיבי זכוכית. ההבדל הזה גדול עוד יותר כאשר משווים פלדה ל- CFRP.
2. מוליכות
זהו היתרון והחסרון של חומרים מורכבים של סיבי פחמן. זה תלוי ביישום. סיבי פחמן הם מוליכים במיוחד וסיבי זכוכית מבודדים. מוצרים רבים משתמשים בפיברגלס במקום סיבי פחמן או מתכת מכיוון שהם דורשים בידוד מחמיר. בייצור כלי עזר, מוצרים רבים דורשים שימוש בסיבי זכוכית.
שימושים פלסטיים מחוזקים של סיבי פחמן
היישומים של פולימר מחוזק סיבי פחמן רחבים בחיים, החל מחלקים מכניים לחומרים צבאיים.
(1)כאריזת איטום
ניתן להפוך חומר PTFE מחוזק סיבי פחמן לטבעות איטום עמידות בפני קורוזיה, עמידות בלאי ועמידות בפני טמפרטורה גבוהה. כאשר משתמשים בו לאיטום סטטי, חיי השירות ארוכים יותר, יותר פי 10 מזה של אריזת אסבסט כללית שזכתה בשמן. זה יכול לשמור על ביצועי איטום תחת שינויי עומס וקירור מהיר וחימום מהיר. ומכיוון שהחומר אינו מכיל חומרים מאכלים, לא יתרחש קורוזיה בור על המתכת.
(2)כחלקים טחונים
תוך שימוש בתכונות השומן העצמי שלו, הוא יכול לשמש כמסבים, הילוכים וטבעות בוכנה למטרות מיוחדות. כמו מיסבים משומנים נטולי שמן למכשירי תעופה ומקליטי קלטות, הילוכים משופרים נטולי שמן עבור קטני דיזל חשמליים בהעברה חשמלית (כדי להימנע מאישומים הנגרמים כתוצאה מדליפת שמן), טבעות בוכנה משומנות ללא שמן על מדחסים וכו '. בנוסף, זה יכול לשמש כדובים מחליקים או חותמות בתעשייה במזון.
(3) כחומרים מבניים לחלל, תעופה וטילים. הוא שימש לראשונה בייצור מטוסים כדי להפחית את משקל המטוס ולשפר את יעילות הטיסה. הוא משמש גם בכימיקלים, נפט, כוח חשמלי, מכונות ותעשיות אחרות כחותם סיבוב או הדדי או הדדי או חומרי חותם סטטיים שונים.
Zhengxi הוא מקצועןמפעל לעיתונות הידראולית בסיןמתן קוליטי גבוהלחץ הידראולי מורכבליצירת מוצרי CFRP.
זמן ההודעה: מאי-25-2023
