CFRP-ის საბოლოო გზამკვლევი: ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პლასტიკური/პოლიმერი

კომპოზიტური მასალების უწყვეტი განვითარებასთან ერთად, გარდა მინის ბოჭკოვანი არმირებული პლასტმასისა, გაჩნდა ნახშირბადის ბოჭკოვანი არმირებული პლასტმასი, ბორის ბოჭკოვან არმირებული პლასტმასი და ა.შ.ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პოლიმერული კომპოზიტები (CFRP) არის მსუბუქი და ძლიერი მასალები, რომლებიც გამოიყენება მრავალი პროდუქტის დასამზადებლად, რომელსაც ვიყენებთ ყოველდღიურ ცხოვრებაში.ეს არის ტერმინი, რომელიც გამოიყენება ბოჭკოებით გამაგრებული კომპოზიციური მასალების აღსაწერად, რომლებიც იყენებენ ნახშირბადის ბოჭკოებს, როგორც ძირითად სტრუქტურულ კომპონენტს.

სარჩევი:

1. ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პოლიმერული სტრუქტურა
2. ნახშირბადის ბოჭკოვანი რკინა პლასტმასის ჩამოსხმის მეთოდი
3. ნახშირბადის ბოჭკოვანი გამაგრებული პოლიმერის თვისებები
4. CFRP-ის უპირატესობები
5. CFRP-ის ნაკლოვანებები
6. ნახშირბადის ბოჭკოვანი რკინა პლასტმასის გამოყენება

ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პოლიმერული სტრუქტურა

ნახშირბადის ბოჭკოვანი არმირებული პლასტმასი არის მასალა, რომელიც წარმოიქმნება ნახშირბადის ბოჭკოვანი მასალების გარკვეული მიმართულებით მოწყობით და შეკრული პოლიმერული მასალების გამოყენებით.ნახშირბადის ბოჭკოს დიამეტრი უკიდურესად თხელია, დაახლოებით 7 მიკრონი, მაგრამ მისი სიძლიერე უკიდურესად მაღალია.

ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული კომპოზიციური მასალის ყველაზე ძირითადი შემადგენელი ერთეული არის ნახშირბადის ბოჭკოვანი ძაფი.ნახშირბადის ძაფის ძირითადი ნედლეული არის პრეპოლიმერული პოლიაკრილონიტრილი (PAN), რაიონი ან ნავთობის მოედანი.ნახშირბადის ძაფები შემდეგ კეთდება ნახშირბადის ბოჭკოვან ქსოვილებში ქიმიური და მექანიკური მეთოდებით ნახშირბადის ბოჭკოვანი ნაწილებისთვის.

დამაკავშირებელი პოლიმერი, როგორც წესი, არის თერმოამყარებადი ფისი, როგორიცაა ეპოქსია.ზოგჯერ გამოიყენება სხვა თერმოელექტროები ან თერმოპლასტიკური პოლიმერები, როგორიცაა პოლივინილაცეტატი ან ნეილონი.ნახშირბადის ბოჭკოების გარდა, კომპოზიტები შეიძლება შეიცავდეს ასევე არამიდ Q-ს, ულტრამაღალმოლეკულური წონის პოლიეთილენს, ალუმინს ან მინის ბოჭკოებს.საბოლოო ნახშირბადის ბოჭკოვანი პროდუქტის თვისებებზე ასევე შეიძლება გავლენა იქონიოს შემაკავშირებელ მატრიცაში შეყვანილი დანამატების ტიპმა.

ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პლასტმასის ჩამოსხმის მეთოდი

ნახშირბადის ბოჭკოვანი პროდუქტები ძირითადად განსხვავდება სხვადასხვა პროცესების გამო.ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პოლიმერული მასალების ფორმირების მრავალი მეთოდი არსებობს.

1. ხელის დამაგრების მეთოდი

იყოფა მშრალ მეთოდად (წინასწარ მომზადებული მაღაზია) და სველი მეთოდით (ბოჭკოვანი ქსოვილი და ფისოვანი წებოვანი გამოსაყენებლად).ხელის ჩამოსხმა ასევე გამოიყენება პრეპრეგების მოსამზადებლად მეორადი ჩამოსხმის პროცესებში გამოსაყენებლად, როგორიცაა შეკუმშვის ჩამოსხმა.ეს მეთოდი არის, სადაც ნახშირბადის ბოჭკოვანი ქსოვილის ფურცლები ლამინირებულია ყალიბზე საბოლოო პროდუქტის შესაქმნელად.შედეგად მიღებული მასალის სიმტკიცე და სიმყარის თვისებები ოპტიმიზებულია ქსოვილის ბოჭკოების გასწორებისა და ქსოვის შერჩევით.შემდეგ ყალიბი ივსება ეპოქსიდით და მუშავდება სითბოთი ან ჰაერით.წარმოების ეს მეთოდი ხშირად გამოიყენება დაძაბული ნაწილებისთვის, როგორიცაა ძრავის საფარი.

2. ვაკუუმის ფორმირების მეთოდი

ლამინირებული პრეპრეგისთვის საჭიროა გარკვეული პროცესის მეშვეობით ზეწოლა, რათა იგი ყალიბთან ახლოს იყოს და გარკვეული ტემპერატურისა და წნევის ქვეშ გაწურვა და ფორმა მიიღოს.ვაკუუმური ტომრის მეთოდი იყენებს ვაკუუმურ ტუმბოს ფორმირების ჩანთის შიგნიდან ევაკუაციისთვის ისე, რომ ჩანთასა და ფორმას შორის უარყოფითი წნევა ქმნის წნევას ისე, რომ კომპოზიტური მასალა ახლოს იყოს ფორმასთან.

ვაკუუმური პარკის მეთოდის საფუძველზე, ვაკუუმ-ტომარა-ავტოკლავის ფორმირების მეთოდი მოგვიანებით იქნა მიღებული.ავტოკლავები უზრუნველყოფს უფრო მაღალ წნევას და თერმულად კურნავს ნაწილს (ბუნებრივ გამაგრების ნაცვლად), ვიდრე მხოლოდ ვაკუუმური ტომრის მეთოდები.ასეთ ნაწილს აქვს უფრო კომპაქტური სტრუქტურა, ზედაპირის უკეთესი ხარისხი, შეუძლია ეფექტურად აღმოფხვრას ჰაერის ბუშტები (ბუშტუკები დიდად იმოქმედებს ნაწილის სიძლიერეზე) და საერთო ხარისხი უფრო მაღალია.ფაქტობრივად, ვაკუუმური ჩანთების პროცესი მსგავსია მობილური ტელეფონის ფირის დამაგრების პროცესის.ჰაერის ბუშტების აღმოფხვრა მთავარი ამოცანაა.

3. შეკუმშვის ჩამოსხმის მეთოდი

შეკუმშვის ჩამოსხმაარის ჩამოსხმის მეთოდი, რომელიც ხელს უწყობს მასობრივ წარმოებას და მასობრივ წარმოებას.ყალიბები, როგორც წესი, მზადდება ზედა და ქვედა ნაწილებისგან, რომელსაც ჩვენ ვუწოდებთ მამრობით ყალიბს და მდედრს.ჩამოსხმის პროცესი მდგომარეობს იმაში, რომ პრეპრეგერებისგან დამზადებული ხალიჩა ჩაყრიან ლითონის კონტრ ყალიბში და გარკვეული ტემპერატურისა და წნევის გავლენის ქვეშ, ხალიჩა თბება და პლასტიზდება ფორმის ღრუში, მიედინება წნევის ქვეშ და ავსებს ფორმის ღრუს, შემდეგ კი და ჩამოსხმა და გაჯანსაღება პროდუქტების მისაღებად.თუმცა, ამ მეთოდს აქვს უფრო მაღალი საწყისი ღირებულება, ვიდრე წინა, რადგან ყალიბი მოითხოვს ძალიან მაღალი სიზუსტის CNC დამუშავებას.

4. გრაგნილი ჩამოსხმა

რთული ფორმის ან რევოლუციის სხეულის ფორმის ნაწილებისთვის, ძაფების სახვევი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნაწილის დასამზადებლად ძაფის მოსახვევზე ან ბირთვზე.მას შემდეგ, რაც გრაგნილი არის სრული განკურნება და ამოიღეთ მანდრილი.მაგალითად, საკიდურ სისტემებში გამოყენებული მილისებური სახსრების დამზადება შესაძლებელია ამ მეთოდის გამოყენებით.

5. ფისოვანი გადაცემის ჩამოსხმა

ფისოვანი გადაცემის ჩამოსხმა (RTM) შედარებით პოპულარული ჩამოსხმის მეთოდია.მისი ძირითადი ნაბიჯებია:
1. მომზადებული ცუდი ნახშირბადის ქსოვილი მოათავსეთ ყალიბში და დახურეთ ფორმა.
2. ჩაასხით მასში თხევადი თერმომყარი ფისი, გაჟღენთეთ გამაგრებითი მასალა და გაწურეთ.

ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პოლიმერის თვისებები

(1) მაღალი სიმტკიცე და კარგი ელასტიურობა.

ნახშირბადის ბოჭკოს სპეციფიკური სიმტკიცე (ანუ ჭიმვის სიძლიერის შეფარდება სიმკვრივეს) 6-ჯერ აღემატება ფოლადის და 17-ჯერ აღემატება ალუმინს.სპეციფიკური მოდული (ანუ იანგის მოდულის სიმკვრივესთან შეფარდება, რაც ობიექტის ელასტიურობის ნიშანია) 3-ჯერ აღემატება ფოლადის ან ალუმინის.

მაღალი სპეციფიკური სიმტკიცით, მას შეუძლია გაუძლოს დიდ სამუშაო დატვირთვას.მისი მაქსიმალური სამუშაო წნევა შეიძლება მიაღწიოს 350 კგ/სმ2-ს.გარდა ამისა, ის უფრო კომპრესიული და ელასტიურია ვიდრე სუფთა F-4 და მისი ლენტები.

(2) კარგი დაღლილობის წინააღმდეგობა და აცვიათ წინააღმდეგობა.

მისი დაღლილობის წინააღმდეგობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე ეპოქსიდური ფისოვანი და უფრო მაღალია, ვიდრე ლითონის მასალები.გრაფიტის ბოჭკოები თვითშეზეთვადია და აქვთ ხახუნის მცირე კოეფიციენტი.ცვეთის რაოდენობა 5-10-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ზოგადი აზბესტის პროდუქტების ან F-4 ლენტები.

(3) კარგი თბოგამტარობა და სითბოს წინააღმდეგობა.

ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებულ პლასტმასს აქვს კარგი თბოგამტარობა და ხახუნის შედეგად წარმოქმნილი სითბო ადვილად იშლება.ინტერიერი არ არის ადვილი გადახურება და სითბოს შესანახი და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დინამიური დალუქვის მასალა.ჰაერში მას შეუძლია სტაბილურად იმუშაოს ტემპერატურის დიაპაზონში -120~350°C.ნახშირბადის ბოჭკოში ტუტე ლითონის შემცველობის შემცირებით, მომსახურების ტემპერატურა შეიძლება კიდევ გაიზარდოს.ინერტულ აირში მისი ადაპტირებადი ტემპერატურა შეიძლება მიაღწიოს დაახლოებით 2000°C-ს და გაუძლებს მკვეთრ ცვლილებებს სიცივესა და სიცხეში.

(4) კარგი ვიბრაციის წინააღმდეგობა.

არ არის ადვილი რეზონანსი ან ფრიალი, ასევე შესანიშნავი მასალაა ვიბრაციის შესამცირებლად და ხმაურის შესამცირებლად.

CFRP-ის უპირატესობები

1. მსუბუქი წონა

ტრადიციული მინის ბოჭკოებით გამაგრებული პლასტმასი იყენებს უწყვეტ მინის ბოჭკოებს და 70% მინის ბოჭკოებს (მინის წონა/მთლიანი წონა) და, როგორც წესი, აქვს 0,065 ფუნტი სიმკვრივე კუბურ ინჩზე.CFRP კომპოზიტს იგივე 70% ბოჭკოს წონა აქვს, როგორც წესი, აქვს 0,055 ფუნტი სიმკვრივე კუბურ ინჩზე.

2. მაღალი სიმტკიცე

მიუხედავად იმისა, რომ ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პოლიმერები მსუბუქი წონაა, CFRP კომპოზიტებს აქვთ უფრო მაღალი სიმტკიცე და უფრო მაღალი სიმტკიცე ერთეულ წონაზე, ვიდრე მინის ბოჭკოვანი კომპოზიტები.ლითონის მასალებთან შედარებით, ეს უპირატესობა უფრო აშკარაა.

CFRP-ის უარყოფითი მხარეები

1. მაღალი ღირებულება

ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პლასტმასის წარმოების ღირებულება აკრძალულია.ნახშირბადის ბოჭკოების ფასები შეიძლება მკვეთრად განსხვავდებოდეს ამჟამინდელი ბაზრის პირობებიდან (მიწოდება და მოთხოვნა), ნახშირბადის ბოჭკოების ტიპი (აერონავტიკა კომერციული კლასის წინააღმდეგ) და ბოჭკოების შეკვრის ზომაზე.ფუნტი-ფუნტიდან გამომდინარე, ნახშირბადის ბოჭკოვანი შეიძლება იყოს 5-დან 25-ჯერ უფრო ძვირი, ვიდრე მინის ბოჭკო.ეს განსხვავება კიდევ უფრო დიდია ფოლადის CFRP-თან შედარებისას.
2. გამტარობა
ეს არის ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტური მასალების უპირატესობა და მინუსი.ეს დამოკიდებულია განაცხადზე.ნახშირბადის ბოჭკოები უკიდურესად გამტარია და მინის ბოჭკოები საიზოლაციოა.ბევრი პროდუქტი იყენებს ბოჭკოვანი მინას ნახშირბადის ბოჭკოს ან ლითონის ნაცვლად, რადგან ისინი საჭიროებენ მკაცრ იზოლაციას.კომუნალური საშუალებების წარმოებაში ბევრი პროდუქტი მოითხოვს მინის ბოჭკოების გამოყენებას.

ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პლასტმასის გამოყენება

ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული პოლიმერის გამოყენება ფართოა ცხოვრებაში, მექანიკური ნაწილებიდან სამხედრო მასალებამდე.

(1)როგორც დალუქვის შეფუთვა
ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული PTFE მასალა შეიძლება დამზადდეს კოროზიისადმი მდგრადი, აცვიათ მდგრადი და მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადი დალუქვის რგოლებად ან შეფუთვაში.სტატიკური დალუქვისთვის გამოყენებისას, მომსახურების ვადა უფრო გრძელია, 10-ჯერ აღემატება აზბესტის საერთო შეფუთვას.მას შეუძლია შეინარჩუნოს დალუქვის მოქმედება დატვირთვის ცვლილებისა და სწრაფი გაგრილებისა და სწრაფი გათბობის პირობებში.და რადგან მასალა არ შეიცავს კოროზიულ ნივთიერებებს, ლითონზე არ მოხდება ორმოიანი კოროზია.

(2)როგორც სახეხი ნაწილები
მისი თვითშეზეთვის თვისებების გამოყენებით, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საკისრები, მექანიზმები და დგუშის რგოლები სპეციალური დანიშნულებისთვის.მაგალითად, საავიაციო ინსტრუმენტებისა და მაგნიტოფონების უზეთოვანი საკისრები, ელექტრული გადაცემის დიზელის ლოკომოტივებისთვის უცხიმო საპოხი მექანიზმები (ზეთის გაჟონვით გამოწვეული უბედური შემთხვევების თავიდან ასაცილებლად), კომპრესორებზე ზეთის გარეშე შეზეთილი დგუშის რგოლები და ა.შ. გარდა ამისა, მას შეუძლია ასევე გამოიყენება როგორც მოცურების საკისრები ან ლუქები კვების და ფარმაცევტულ მრეწველობაში მისი არატოქსიკური მახასიათებლების გამოყენებით.

(3) როგორც სტრუქტურული მასალები კოსმოსური, ავიაციისა და რაკეტებისთვის.იგი პირველად გამოიყენეს თვითმფრინავების წარმოებაში თვითმფრინავის წონის შესამცირებლად და ფრენის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.იგი ასევე გამოიყენება ქიმიურ, ნავთობპროდუქტების, ელექტროენერგიის, მანქანების და სხვა ინდუსტრიებში, როგორც მბრუნავი ან ორმხრივი დინამიური ბეჭდის ან სხვადასხვა სტატიკური ბეჭდის მასალები.

ჟენქსი პროფესიონალიაჰიდრავლიკური პრესის ქარხანა ჩინეთშიუზრუნველყოფს მაღალი ხარისხისკომპოზიტური ჰიდრავლიკური პრესაCFRP პროდუქტების ფორმირებისთვის.