सीएफआरपीचे अंतिम मार्गदर्शक: कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिक/पॉलिमर

काचेच्या फायबर-प्रबलित प्लास्टिक व्यतिरिक्त एकत्रित सामग्रीच्या सतत विकासासह, कार्बन फायबर-प्रबलित प्लास्टिक, बोरॉन फायबर-प्रबलित प्लास्टिक इत्यादी देखील दिसून आले आहेत. कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमर कंपोझिट (सीएफआरपी) हे हलके आणि मजबूत साहित्य आहेत जे आपल्या दैनंदिन जीवनात आम्ही वापरत असलेल्या बर्‍याच उत्पादनांची निर्मिती करण्यासाठी वापरली जातात. हा एक संज्ञा आहे जो फायबर-प्रबलित संमिश्र सामग्रीचे वर्णन करण्यासाठी वापरला जातो जो कार्बन फायबरचा मुख्य स्ट्रक्चरल घटक म्हणून वापरतो.

सामग्री सारणी:

1. कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमर स्ट्रक्चर
2. कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिकची मोल्डिंग पद्धत
3. कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमरचे गुणधर्म
4. सीएफआरपीचे फायदे
5. सीएफआरपीचे तोटे
6. कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिक वापर

कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमर रचना

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिक एक विशिष्ट दिशेने कार्बन फायबर मटेरियलची व्यवस्था करून आणि बंधपत्रित पॉलिमर सामग्रीचा वापर करून तयार केलेली सामग्री आहे. कार्बन फायबरचा व्यास अत्यंत पातळ आहे, सुमारे 7 मायक्रॉन, परंतु त्याची शक्ती अत्यंत उच्च आहे.

कार्बन फायबर प्रबलित संमिश्र सामग्रीचे सर्वात मूलभूत घटक युनिट म्हणजे कार्बन फायबर फिलामेंट. कार्बन फिलामेंटची मूलभूत कच्ची सामग्री म्हणजे प्रीपोलिमर पॉलीक्रिलोनिट्रिल (पॅन), रेयॉन किंवा पेट्रोलियम पिच. त्यानंतर कार्बन फिलामेंट कार्बन फायबरच्या भागांसाठी रासायनिक आणि यांत्रिक पद्धतींनी कार्बन फायबर फॅब्रिक्समध्ये बनविले जातात.

बंधनकारक पॉलिमर सहसा इपॉक्सी सारख्या थर्मोसेटिंग राळ असते. इतर थर्मासेट्स किंवा थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर कधीकधी पॉलिव्हिनिल एसीटेट किंवा नायलॉन सारख्या वापरल्या जातात. कार्बन फायबर व्यतिरिक्त, कंपोझिटमध्ये अरामीड क्यू, अल्ट्रा-हाय आण्विक वजन पॉलिथिलीन, अॅल्युमिनियम किंवा काचेच्या तंतूंमध्ये देखील असू शकते. अंतिम कार्बन फायबर उत्पादनाच्या गुणधर्मांवर बॉन्डिंग मॅट्रिक्समध्ये सादर केलेल्या itive डिटिव्हच्या प्रकारामुळे देखील परिणाम होऊ शकतो.

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिकची मोल्डिंग पद्धत

वेगवेगळ्या प्रक्रियेमुळे कार्बन फायबर उत्पादने प्रामुख्याने भिन्न असतात. कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमर सामग्री तयार करण्यासाठी बर्‍याच पद्धती आहेत.

1. हँड ले-अप पद्धत

कोरड्या पद्धतीमध्ये विभागले (प्री-तयार केलेले दुकान) आणि ओले पद्धत (फायबर फॅब्रिक आणि राळ वापरण्यासाठी चिकटलेले). कॉम्प्रेशन मोल्डिंग सारख्या दुय्यम मोल्डिंग प्रक्रियेमध्ये वापरण्यासाठी प्रीप्रेग तयार करण्यासाठी देखील हाताने वापरला जातो. ही पद्धत अशी आहे जिथे कार्बन फायबर कपड्यांची पत्रके अंतिम उत्पादन तयार करण्यासाठी साच्यावर लॅमिनेटेड असतात. परिणामी सामग्रीची सामर्थ्य आणि कडकपणा गुणधर्म फॅब्रिक तंतूंचे संरेखन आणि विणणे निवडून अनुकूलित केले जातात. त्यानंतर मूस इपॉक्सीने भरला जातो आणि उष्णता किंवा हवेने बरे होतो. ही मॅन्युफॅक्चरिंग पद्धत बर्‍याचदा इंजिन कव्हर्स सारख्या तणाव नसलेल्या भागांसाठी वापरली जाते.

2. व्हॅक्यूम तयार करण्याची पद्धत

लॅमिनेटेड प्रीप्रेगसाठी, एका विशिष्ट प्रक्रियेद्वारे दबाव लागू करणे आवश्यक आहे जेणेकरून ते साच्याच्या जवळ आणण्यासाठी आणि बरे आणि विशिष्ट तापमान आणि दबावाखाली आकार देणे आणि आकार देणे आवश्यक आहे. व्हॅक्यूम बॅग पद्धत व्हॅक्यूम पंपचा वापर तयार करण्याच्या बॅगच्या आतील बाजूस बाहेर काढण्यासाठी वापरते जेणेकरून पिशवी आणि मूस दरम्यान नकारात्मक दबाव एक दाब तयार होईल जेणेकरून संमिश्र सामग्री साच्याच्या जवळ असेल.

व्हॅक्यूम बॅग पद्धतीच्या आधारे, व्हॅक्यूम बॅग-ऑटोक्लेव्ह तयार करण्याची पद्धत नंतर काढली गेली. ऑटोक्लेव्ह्स व्हॅक्यूम बॅग-केवळ पद्धतींपेक्षा जास्त दबाव आणि उष्णता बरा करतात (नैसर्गिक बरा होण्याऐवजी). अशा भागामध्ये अधिक कॉम्पॅक्ट स्ट्रक्चर असते, पृष्ठभागाची चांगली गुणवत्ता, प्रभावीपणे हवेच्या फुगे (फुगे त्या भागाच्या सामर्थ्यावर मोठ्या प्रमाणात परिणाम करतात) आणि एकूण गुणवत्ता जास्त असते. खरं तर, व्हॅक्यूम बॅगिंगची प्रक्रिया मोबाइल फोन फिल्म स्टिकिंग प्रमाणेच आहे. एअर फुगे काढून टाकणे हे एक प्रमुख कार्य आहे.

3. कॉम्प्रेशन मोल्डिंग पद्धत

कॉम्प्रेशन मोल्डिंगएक मोल्डिंग पद्धत आहे जी मोठ्या प्रमाणात उत्पादन आणि मोठ्या प्रमाणात उत्पादनास अनुकूल आहे. मोल्ड सामान्यत: वरच्या आणि खालच्या भागापासून बनविलेले असतात, ज्याला आपण नर मोल्ड आणि मादी साचा म्हणतो. मोल्डिंग प्रक्रिया म्हणजे प्रीप्रेग्सपासून बनविलेले चटई मेटल काउंटर मोल्डमध्ये ठेवणे आणि विशिष्ट तापमान आणि दबावाच्या क्रियेत, चटई गरम आणि मूस पोकळीमध्ये प्लास्टाइझ केली जाते, दबावात वाहते आणि साचा पोकळी भरते आणि नंतर उत्पादने मिळविण्यासाठी मोल्डिंग आणि बरा करते. तथापि, या पद्धतीची पूर्वीच्या तुलनेत प्रारंभिक किंमत जास्त आहे, कारण मूसला खूप उच्च-परिशुद्धता सीएनसी मशीनिंग आवश्यक आहे.

4. विंडिंग मोल्डिंग

जटिल आकार असलेल्या भागांसाठी किंवा क्रांतीच्या शरीराच्या आकारात, फिलामेंट वाइंडरचा वापर मंडल किंवा कोरवर फिलामेंट वळवून भाग बनविण्यासाठी केला जाऊ शकतो. वळण पूर्ण झाल्यानंतर बरा झाला आणि मॅन्ड्रेल काढा. उदाहरणार्थ, निलंबन प्रणालीमध्ये वापरल्या जाणार्‍या ट्यूबलर जॉइंट शस्त्रे या पद्धतीचा वापर करून तयार केल्या जाऊ शकतात.

5. राळ हस्तांतरण मोल्डिंग

राळ ट्रान्सफर मोल्डिंग (आरटीएम) ही तुलनेने लोकप्रिय मोल्डिंग पद्धत आहे. त्याच्या मूलभूत चरण आहेत:
1. तयार खराब कार्बन फायबर फॅब्रिक साचा मध्ये ठेवा आणि साचा बंद करा.
2. त्यामध्ये द्रव थर्मोसेटिंग राळ इंजेक्शन द्या, मजबुतीकरण सामग्रीला गर्भवती करा आणि बरा करा.

कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमरचे गुणधर्म

(१) उच्च सामर्थ्य आणि चांगली लवचिकता.

कार्बन फायबरचे विशिष्ट सामर्थ्य (म्हणजेच घनतेचे प्रमाण घनतेचे प्रमाण) स्टीलपेक्षा 6 पट आणि अॅल्युमिनियमच्या 17 पट आहे. विशिष्ट मॉड्यूलस (म्हणजेच यंगच्या मॉड्यूलसचे प्रमाण घनतेचे प्रमाण, जे ऑब्जेक्टच्या लवचिकतेचे लक्षण आहे) स्टील किंवा अ‍ॅल्युमिनियमपेक्षा 3 पट जास्त आहे.

उच्च विशिष्ट सामर्थ्यासह, हे एक मोठे कार्यरत भार सहन करू शकते. त्याचा जास्तीत जास्त कार्यरत दबाव 350 किलो/सेमी 2 पर्यंत पोहोचू शकतो. याव्यतिरिक्त, हे शुद्ध एफ -4 आणि त्याच्या वेणीपेक्षा अधिक संकुचित आणि लवचिक आहे.

(२) चांगला थकवा प्रतिकार आणि परिधान प्रतिकार.

त्याचा थकवा प्रतिरोध इपॉक्सी राळपेक्षा जास्त आणि धातूच्या सामग्रीपेक्षा जास्त आहे. ग्रेफाइट फायबर स्वत: ची वंगण घालणारे असतात आणि त्यात घर्षणाचे लहान गुणांक असतात. सामान्य एस्बेस्टोस उत्पादने किंवा एफ -4 वेणींपेक्षा पोशाखांची मात्रा 5-10 पट लहान आहे.

()) चांगली थर्मल चालकता आणि उष्णता प्रतिकार.

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिकमध्ये चांगली थर्मल चालकता असते आणि घर्षणाद्वारे तयार होणारी उष्णता सहजपणे नष्ट होते. आतील भागात उष्णता वाढविणे आणि उष्णता साठवणे सोपे नाही आणि डायनॅमिक सीलिंग सामग्री म्हणून वापरले जाऊ शकते. हवेत, ते -120 ~ 350 डिग्री सेल्सिअस तापमानात स्थिर कार्य करू शकते. कार्बन फायबरमध्ये अल्कली धातूची सामग्री कमी केल्यामुळे, सेवा तापमानात आणखी वाढ केली जाऊ शकते. जड वायूमध्ये, त्याचे अनुकूलन करण्यायोग्य तापमान सुमारे 2000 डिग्री सेल्सियस पर्यंत पोहोचू शकते आणि ते थंड आणि उष्णतेमध्ये तीव्र बदलांचा सामना करू शकते.

()) चांगले कंपन प्रतिकार.

हे प्रतिध्वनी करणे किंवा फडफडणे सोपे नाही आणि कंप कमी आणि आवाज कमी करण्यासाठी ही एक उत्कृष्ट सामग्री देखील आहे.

सीएफआरपीचे फायदे

1. हलके वजन

पारंपारिक ग्लास फायबर प्रबलित प्लास्टिक सतत काचेचे तंतू आणि 70% ग्लास तंतू (ग्लास वजन/एकूण वजन) वापरतात आणि सामान्यत: प्रति घन इंच 0.065 पौंड घनता असते. समान 70% फायबर वजनासह सीएफआरपी कंपोझिटमध्ये सामान्यत: प्रति घन इंच 0.055 पौंड घनता असते.

2. उच्च सामर्थ्य

जरी कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमर हलके असले तरी, सीएफआरपी कंपोझिटमध्ये ग्लास फायबर कंपोझिटपेक्षा युनिट वजन प्रति युनिट वजन जास्त आणि जास्त कडकपणा आहे. धातूच्या सामग्रीच्या तुलनेत हा फायदा अधिक स्पष्ट आहे.

सीएफआरपीचे तोटे

1. उच्च किंमत

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिकची उत्पादन किंमत निषिद्ध आहे. कार्बन फायबरच्या किंमती सध्याच्या बाजारपेठेतील परिस्थिती (पुरवठा आणि मागणी), कार्बन फायबरचा प्रकार (एरोस्पेस वि. कमर्शियल ग्रेड) आणि फायबर बंडलच्या आकारानुसार नाटकीयरित्या बदलू शकतात. पौंड-पाउंड आधारावर, व्हर्जिन कार्बन फायबर ग्लास फायबरपेक्षा 5 ते 25 पट अधिक महाग असू शकते. स्टीलची सीएफआरपीशी तुलना करताना हा फरक आणखी जास्त आहे.
2. चालकता
कार्बन फायबर कंपोझिट मटेरियलचा हा फायदा आणि तोटा आहे. हे अनुप्रयोगावर अवलंबून आहे. कार्बन तंतू अत्यंत प्रवाहकीय असतात आणि काचेचे तंतू इन्सुलेट करतात. बर्‍याच उत्पादने कार्बन फायबर किंवा धातूऐवजी फायबरग्लास वापरतात कारण त्यांना कठोर इन्सुलेशन आवश्यक असते. युटिलिटीजच्या उत्पादनात, बर्‍याच उत्पादनांना काचेच्या तंतूंचा वापर आवश्यक असतो.

कार्बन फायबर प्रबलित प्लास्टिक वापर

कार्बन फायबर प्रबलित पॉलिमरचे अनुप्रयोग यांत्रिक भागांपासून ते लष्करी साहित्यापर्यंत जीवनात विस्तृत आहेत.

(1)सीलिंग पॅकिंग म्हणून
कार्बन फायबर प्रबलित पीटीएफई सामग्री गंज-प्रतिरोधक, पोशाख-प्रतिरोधक आणि उच्च-तापमान-प्रतिरोधक सीलिंग रिंग्ज किंवा पॅकिंगमध्ये बनविली जाऊ शकते. जेव्हा स्थिर सीलिंगसाठी वापरले जाते, तेव्हा सर्व्हिस लाइफ सामान्य तेल-विसर्जित एस्बेस्टोस पॅकिंगपेक्षा 10 पट जास्त लांब असते. हे लोड बदल आणि वेगवान शीतकरण आणि वेगवान गरम अंतर्गत सीलिंग कार्यक्षमता राखू शकते. आणि सामग्रीमध्ये संक्षारक पदार्थ नसल्यामुळे, धातूवर कोणतीही पिटींग गंज होणार नाही.

(२)भाग म्हणून
त्याच्या स्वत: ची वंगण घालणार्‍या गुणधर्मांचा उपयोग करून, ते विशेष हेतूंसाठी बीयरिंग्ज, गीअर्स आणि पिस्टन रिंग्ज म्हणून वापरले जाऊ शकते. जसे की विमान वाहतुकीच्या साधनांसाठी आणि टेप रेकॉर्डरसाठी तेल-मुक्त वंगणयुक्त बीयरिंग्ज, इलेक्ट्रिक ट्रान्समिशन डिझेल लोकोमोटिव्ह्ज (तेलाच्या गळतीमुळे उद्भवणारे अपघात टाळण्यासाठी) तेल-मुक्त वंगणयुक्त गिअर्स, कॉम्प्रेसर इत्यादींवर तेल-मुक्त वंगण घालणारे पिस्टन रिंग्स देखील वापरल्या जाऊ शकतात.

()) एरोस्पेस, विमानचालन आणि क्षेपणास्त्रांसाठी स्ट्रक्चरल साहित्य म्हणून. विमानाचे वजन कमी करण्यासाठी आणि उड्डाण कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी प्रथम विमान उत्पादनात याचा वापर केला गेला. हे रासायनिक, पेट्रोलियम, इलेक्ट्रिक पॉवर, मशीनरी आणि इतर उद्योगांमध्ये रोटरी किंवा रीफ्रोकेटिंग डायनॅमिक सील किंवा विविध स्थिर सील सामग्री म्हणून देखील वापरले जाते.

झेंगक्सी एक व्यावसायिक आहेचीनमधील हायड्रॉलिक प्रेस फॅक्टरी, उच्च-कुलियाटी प्रदान करणेसंमिश्र हायड्रॉलिक प्रेससीएफआरपी उत्पादने तयार करण्यासाठी.