Композиттік материалдардың үздіксіз дамуымен шыны талшықты арматураланған пластмассалардан басқа көміртекті талшықты пластмассалар, бор талшықтарымен күшейтілген пластмассалар және т.б. пайда болды.Көміртекті талшықты күшейтілген полимер композиттері (CFRP) - күнделікті өмірде қолданатын көптеген өнімдерді өндіру үшін қолданылатын жеңіл және берік материалдар.Бұл негізгі құрылымдық компонент ретінде көміртекті талшықтарды пайдаланатын талшықты күшейтілген композиттік материалдарды сипаттау үшін қолданылатын термин.
Мазмұны:
1. Көміртекті талшықты күшейтілген полимер құрылымы
2. Көміртекті талшықты арматураланған пластикті қалыптау әдісі
3. Көміртекті талшықты арматураланған полимердің қасиеттері
4. CFRP артықшылықтары
5. CFRP кемшіліктері
6. Көміртекті талшықты күшейтілген пластикті қолдану
Көміртекті талшықты күшейтілген полимер құрылымы
Көміртекті талшықты арматураланған пластик - көміртекті талшықты материалдарды белгілі бір бағытта орналастыру және байланыстырылған полимерлі материалдарды пайдалану арқылы жасалған материал.Көміртекті талшықтың диаметрі өте жұқа, шамамен 7 микрон, бірақ оның беріктігі өте жоғары.
Көміртекті талшықты арматураланған композиттік материалдың ең негізгі құрамдас бірлігі көміртекті талшықты жіп болып табылады.Көміртекті жіптің негізгі шикізаты - преполимерлі полиакрилонитрил (PAN), аудан немесе мұнай шайыры.Содан кейін көміртекті талшықтар көміртекті талшық бөліктері үшін химиялық және механикалық әдістермен көміртекті талшық маталар жасайды.
Байланыстырушы полимер әдетте эпоксид сияқты термореактивті шайыр болып табылады.Кейде поливинилацетат немесе нейлон сияқты басқа термосеттер немесе термопластикалық полимерлер қолданылады.Композиттерде көміртекті талшықтардан басқа арамид Q, ультра жоғары молекулалық полиэтилен, алюминий немесе шыны талшықтар болуы мүмкін.Соңғы көміртекті талшық өнімінің қасиеттеріне байланыстырушы матрицаға енгізілген қоспалардың түрі де әсер етуі мүмкін.
Көміртекті талшықты арматураланған пластикті қалыптау әдісі
Көміртекті талшық өнімдері негізінен әртүрлі процестерге байланысты ерекшеленеді.Көміртекті талшықты арматураланған полимерлі материалдарды қалыптастырудың көптеген әдістері бар.
1. Қолды төсеу әдісі
Құрғақ әдіс (алдын ала дайындалған цех) және ылғалды әдіс (қолдану үшін желімделген талшықты мата және шайыр) болып бөлінеді.Қолмен төсеу сонымен қатар препрегтерді препрегтерді сығымдау сияқты қайталама қалыптау процестерінде пайдалану үшін дайындау үшін қолданылады.Бұл әдіс көміртекті талшықты матаның парақтары соңғы өнімді қалыптастыру үшін қалыпқа ламинатталған.Алынған материалдың беріктігі мен қаттылық қасиеттері мата талшықтарының туралануын және тоқылуын таңдау арқылы оңтайландырылған.Содан кейін қалып эпоксидпен толтырылады және жылумен немесе ауамен өңделеді.Бұл өндіру әдісі көбінесе қозғалтқыш қақпақтары сияқты кернеусіз бөлшектер үшін қолданылады.
2. Вакуумды қалыптау әдісі
Ламинатталған препрег үшін оны қалыпқа жақындату үшін және оны белгілі бір температура мен қысымда емдеу және пішіндеу үшін белгілі бір процесс арқылы қысым жасау қажет.Вакуумды қап әдісі вакуумдық сорғы көмегімен қалыптаушы қаптың ішкі бөлігін эвакуациялайды, сөйтіп қап пен қалып арасындағы теріс қысым композиттік материал қалыпқа жақын болатындай қысым жасайды.
Вакуумды қап әдісі негізінде кейінірек вакуумды қап-автоклавты қалыптау әдісі шығарылды.Автоклавтар тек вакуумды пакеттік әдістерге қарағанда жоғары қысымды қамтамасыз етеді және бөлікті (табиғи қатаюдың орнына) термиялық өңдеуді қамтамасыз етеді.Мұндай бөлік неғұрлым ықшам құрылымға ие, бетінің сапасы жақсы, ауа көпіршіктерін тиімді түрде жоя алады (көпіршіктер бөліктің беріктігіне қатты әсер етеді) және жалпы сапасы жоғары.Шын мәнінде, вакуумды қаптау процесі ұялы телефон пленкасын жабыстыруға ұқсас.Ауа көпіршіктерін жою маңызды міндет болып табылады.
3. Компрессиялық қалыптау әдісі
Компрессиялық қалыптаужаппай өндіріске және жаппай өндіріске қолайлы қалыптау әдісі болып табылады.Қалыптар әдетте үстіңгі және астыңғы бөліктерден жасалады, біз оны ер көгеру және аналық зең деп атаймыз.Қалыптау процесі препрегтерден жасалған төсенішті металл қарсы қалыпқа салу болып табылады және белгілі бір температура мен қысымның әсерінен кілемше қалып қуысында жылытылады және пластиктендіріледі, қысыммен ағып кетеді және қалып қуысын толтырады, содан кейін Ал өнімдерді алу үшін қалыптау және емдеу.Дегенмен, бұл әдістің бастапқы құны алдыңғыларға қарағанда жоғары, өйткені қалып өте жоғары дәлдіктегі CNC өңдеуді қажет етеді.
4. Орамды қалыптау
Күрделі пішіні бар немесе айналмалы дене пішініндегі бөліктер үшін жіпті оправкаға немесе өзекке орау арқылы бөлікті жасау үшін жіпті орағышты пайдалануға болады.Орам аяқталғаннан кейін толық емдеп, оқпанды алып тастаңыз.Мысалы, суспензия жүйелерінде қолданылатын құбырлы қосылыстарды осы әдіс арқылы жасауға болады.
5. Шайырды тасымалдайтын қалыптау
Шайырды беру қалыптау (RTM) - салыстырмалы түрде танымал қалыптау әдісі.Оның негізгі қадамдары:
1. Дайындалған нашар көміртекті талшықты матаны қалыпқа салып, пішінді жабыңыз.
2. Оған сұйық термореактивті шайырды енгізіңіз, арматуралық материалды сіңдіріңіз және емдеңіз.
Көміртекті талшықты арматураланған полимердің қасиеттері
(1) Жоғары беріктік және жақсы серпімділік.
Көміртекті талшықтың меншікті беріктігі (яғни созылу беріктігінің тығыздыққа қатынасы) болаттан 6 есе, алюминийден 17 есе көп.Меншікті модуль (яғни заттың серпімділігінің белгісі болып табылатын Юнг модулінің тығыздыққа қатынасы) болат немесе алюминийден 3 есе артық.
Жоғары меншікті беріктігі бар ол үлкен жұмыс жүктемесін көтере алады.Оның максималды жұмыс қысымы 350 кг/см2 жетуі мүмкін.Сонымен қатар, ол таза F-4 және оның өріміне қарағанда қысылатын және серпімді.
(2) Жақсы шаршауға және тозуға төзімділік.
Оның шаршауға төзімділігі эпоксидті шайырға қарағанда әлдеқайда жоғары және металл материалдарға қарағанда жоғары.Графит талшықтары өздігінен майланады және үйкеліс коэффициенті аз.Тозу мөлшері жалпы асбест бұйымдарына немесе F-4 тоқымаларына қарағанда 5-10 есе аз.
(3) Жақсы жылу өткізгіштік және ыстыққа төзімділік.
Көміртекті талшықты арматураланған пластмассалар жақсы жылу өткізгіштікке ие және үйкеліс нәтижесінде пайда болатын жылу оңай таралады.Интерьерді қызып кету және жылуды сақтау оңай емес және динамикалық тығыздағыш материал ретінде пайдаланылуы мүмкін.Ауада ол -120~350°C температура диапазонында тұрақты жұмыс істей алады.Көміртекті талшықтағы сілтілі металдардың мөлшері азайған кезде қызмет көрсету температурасы одан әрі жоғарылауы мүмкін.Инертті газда оның бейімделгіш температурасы шамамен 2000°C жетуі мүмкін және ол суық пен ыстықтың күрт өзгеруіне төтеп бере алады.
(4) Дірілге жақсы төзімділік.
Ол резонанс тудыру немесе тербелу оңай емес, сонымен қатар ол дірілді азайту және шуды азайту үшін тамаша материал болып табылады.
CFRP артықшылықтары
1. Жеңіл салмақ
Дәстүрлі шыны талшықты арматураланған пластмассалар үздіксіз шыны талшықтарды және 70% шыны талшықтарды (шыны салмағы/жалпы салмағы) пайдаланады және әдетте текше дюймге 0,065 фунт тығыздыққа ие.Бірдей 70% талшық салмағы бар CFRP композиті әдетте текше дюймге 0,055 фунт тығыздыққа ие.
2. Жоғары беріктік
Көміртекті талшықты арматураланған полимерлер жеңіл болғанымен, CFRP композиттері шыны талшықты композиттерге қарағанда салмақ бірлігінде жоғары беріктікке және жоғары қаттылыққа ие.Металл материалдармен салыстырғанда бұл артықшылық айқынырақ.
CFRP кемшіліктері
1. Жоғары құн
Көміртекті талшықты арматураланған пластмасса өндірісінің құны өте жоғары.Көміртекті талшықтың бағасы ағымдағы нарықтық жағдайларға (ұсыныс пен ұсыныс), көміртекті талшықтың түріне (аэроғарыштық және коммерциялық дәрежеге) және талшық байламының өлшеміне байланысты күрт өзгеруі мүмкін.Фунт-фунт негізінде таза көміртекті талшық шыны талшыққа қарағанда 5-25 есе қымбат болуы мүмкін.Бұл айырмашылық болатты CFRP-мен салыстырған кезде одан да көп.
2. Өткізгіштік
Бұл көміртекті талшықты композиттік материалдардың артықшылығы мен кемшілігі.Бұл қолданбаға байланысты.Көміртекті талшықтар өте өткізгіш, ал шыны талшықтар оқшаулағыш болып табылады.Көптеген өнімдер көміртекті талшық немесе металдың орнына шыны талшықты пайдаланады, өйткені олар қатаң оқшаулауды қажет етеді.Коммуналдық қызметтерді өндіруде көптеген өнімдер шыны талшықтарын пайдалануды талап етеді.
Көміртекті талшықты күшейтілген пластикті қолдану
Көміртекті талшықты арматураланған полимердің қолданылуы механикалық бөліктерден әскери материалдарға дейін кең.
(1)тығыздағыш қаптама ретінде
Көміртекті талшықты күшейтілген PTFE материалынан коррозияға төзімді, тозуға төзімді және жоғары температураға төзімді тығыздағыш сақиналар немесе орауыштарға жасауға болады.Статикалық тығыздау үшін пайдаланылған кезде қызмет ету мерзімі жалпы майға батырылған асбест қаптамасынан 10 есе көп.Ол жүктеменің өзгеруі және жылдам салқындату және жылдам қыздыру кезінде тығыздау өнімділігін сақтай алады.Материалдың құрамында коррозиялық заттар болмағандықтан, металлда шұңқырлы коррозия болмайды.
(2)ұнтақтау бөліктері ретінде
Өзін-өзі майлау қасиеттерін пайдалана отырып, оны арнайы мақсаттарда мойынтіректер, тісті доңғалақтар және поршеньдік сақиналар ретінде пайдалануға болады.Авиациялық аспаптар мен магнитофондарға арналған майсыз майланған подшипниктер, электр трансмиссиялық тепловоздарға арналған майсыз майланған редукторлар (майдың ағуынан болатын апаттарды болдырмау үшін), компрессорлардағы майсыз майланған поршеньдік сақиналар және т.б. сонымен қатар улы емес сипаттамаларын пайдалана отырып, тамақ және фармацевтика өнеркәсібінде жылжымалы мойынтіректер немесе тығыздағыштар ретінде пайдаланылады.
(3) Аэроғарыш, авиация және зымырандар үшін құрылымдық материалдар ретінде.Ол алғаш рет ұшақтың салмағын азайту және ұшу тиімділігін арттыру үшін ұшақ өндірісінде қолданылды.Ол сондай-ақ химия, мұнай, электр энергетикасы, машина жасау және басқа салаларда айналмалы немесе кері динамикалық тығыздағыш немесе әртүрлі статикалық тығыздағыш материалдары ретінде қолданылады.
Чжэнси - кәсіпқойҚытайдағы гидравликалық пресс зауыты, жоғары сапалылықты қамтамасыз етедікомпозициялық гидравликалық пресCFRP өнімдерін қалыптастыру үшін.
Хабарлама уақыты: 25 мамыр 2023 жыл
