Dengan pembangunan berterusan bahan komposit, sebagai tambahan kepada plastik bertetulang gentian kaca, plastik bertetulang gentian karbon, plastik bertetulang gentian boron, dan lain-lain telah muncul.Komposit polimer bertetulang gentian karbon (CFRP) adalah bahan ringan dan kuat yang digunakan untuk mengeluarkan banyak produk yang kita gunakan dalam kehidupan seharian kita.Ia adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan bahan komposit bertetulang gentian yang menggunakan gentian karbon sebagai komponen struktur utama.
Jadual kandungan:
1. Struktur Polimer Bertetulang Gentian Karbon
2. Kaedah Pengacuan Plastik Bertetulang Gentian Karbon
3. Sifat Polimer Bertetulang Gentian Karbon
4. Kelebihan CFRP
5. Kelemahan CFRP
6. Kegunaan Plastik Bertetulang Gentian Karbon
Struktur Polimer Bertetulang Gentian Karbon
Plastik bertetulang gentian karbon adalah bahan yang dibentuk dengan menyusun bahan gentian karbon ke arah tertentu dan menggunakan bahan polimer terikat.Diameter gentian karbon sangat nipis, kira-kira 7 mikron, tetapi kekuatannya sangat tinggi.
Unit juzuk paling asas bagi bahan komposit bertetulang gentian karbon ialah filamen gentian karbon.Bahan mentah asas filamen karbon ialah poliakrilonitril prapolimer (PAN), rayon, atau padang petroleum.Filamen karbon kemudiannya dijadikan fabrik gentian karbon dengan kaedah kimia dan mekanikal untuk bahagian gentian karbon.
Polimer pengikat biasanya merupakan resin termoset seperti epoksi.Termoset lain atau polimer termoplastik kadangkala digunakan, seperti polivinil asetat atau nilon.Selain gentian karbon, komposit juga boleh mengandungi aramid Q, polietilena berat molekul ultra tinggi, aluminium atau gentian kaca.Sifat produk gentian karbon akhir juga boleh dipengaruhi oleh jenis bahan tambahan yang dimasukkan ke dalam matriks ikatan.
Kaedah Pengacuan Plastik Bertetulang Gentian Karbon
Produk serat karbon terutamanya berbeza kerana proses yang berbeza.Terdapat banyak kaedah untuk membentuk bahan polimer bertetulang gentian karbon.
1. Kaedah Lay-up Tangan
Dibahagikan kepada kaedah kering (kedai pra-sediaan) dan kaedah basah (fabrik gentian dan resin yang digam untuk digunakan).Hand lay-up juga digunakan untuk menyediakan prepregs untuk digunakan dalam proses pengacuan sekunder seperti pengacuan mampatan.Kaedah ini adalah di mana kepingan kain gentian karbon dilaminasi pada acuan untuk membentuk produk akhir.Sifat kekuatan dan kekukuhan bahan yang terhasil dioptimumkan dengan memilih penjajaran dan tenunan gentian fabrik.Acuan kemudiannya diisi dengan epoksi dan diawetkan dengan haba atau udara.Kaedah pembuatan ini sering digunakan untuk bahagian yang tidak bertekanan, seperti penutup enjin.
2. Kaedah Pembentukan Vakum
Untuk prepreg berlamina, perlu menggunakan tekanan melalui proses tertentu untuk menjadikannya dekat dengan acuan dan untuk menyembuhkan dan membentuknya di bawah suhu dan tekanan tertentu.Kaedah beg vakum menggunakan pam vakum untuk mengosongkan bahagian dalam beg pembentuk supaya tekanan negatif antara beg dan acuan membentuk tekanan supaya bahan komposit hampir dengan acuan.
Berdasarkan kaedah beg vakum, kaedah pembentukan beg vakum-autoklaf diperoleh kemudian.Autoklaf memberikan tekanan yang lebih tinggi dan menyembuhkan bahagian (bukan pengawetan semula jadi) daripada kaedah beg vakum sahaja.Bahagian sedemikian mempunyai struktur yang lebih padat, kualiti permukaan yang lebih baik, boleh menghilangkan gelembung udara dengan berkesan (gelembung akan sangat menjejaskan kekuatan bahagian tersebut), dan kualiti keseluruhannya lebih tinggi.Malah, proses beg vakum adalah sama dengan proses melekatkan filem telefon bimbit.Menghapuskan gelembung udara adalah tugas utama.
3. Kaedah Pengacuan Mampatan
Pengacuan mampatanadalah kaedah pengacuan yang kondusif untuk pengeluaran besar-besaran dan pengeluaran besar-besaran.Acuan biasanya diperbuat daripada bahagian atas dan bawah, yang kita panggil acuan lelaki dan acuan perempuan.Proses pengacuan adalah untuk meletakkan tikar yang diperbuat daripada prepregs ke dalam acuan kaunter logam, dan di bawah tindakan suhu dan tekanan tertentu, tikar dipanaskan dan diplastikan dalam rongga acuan, mengalir di bawah tekanan, dan mengisi rongga acuan, dan kemudian Dan pengacuan dan pengawetan untuk mendapatkan produk.Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai kos permulaan yang lebih tinggi daripada yang sebelumnya, kerana acuan memerlukan pemesinan CNC berketepatan tinggi.
4. Pengacuan Penggulungan
Untuk bahagian yang mempunyai bentuk yang kompleks atau dalam bentuk badan revolusi, penggulung filamen boleh digunakan untuk membuat bahagian dengan menggulung filamen pada mandrel atau teras.Selepas penggulungan selesai sembuh dan keluarkan mandrel.Sebagai contoh, lengan sendi tiub yang digunakan dalam sistem penggantungan boleh dibuat menggunakan kaedah ini.
5. Pengacuan Pemindahan Resin
Pengacuan pemindahan resin (RTM) adalah kaedah pengacuan yang agak popular.Langkah asasnya ialah:
1. Letakkan fabrik gentian karbon buruk yang telah disediakan ke dalam acuan dan tutup acuan.
2. Suntikan resin termoset cecair ke dalamnya, impregnasi bahan penguat, dan sembuhkan.
Sifat Polimer Bertetulang Gentian Karbon
(1) Kekuatan tinggi dan keanjalan yang baik.
Kekuatan spesifik (iaitu nisbah kekuatan tegangan kepada ketumpatan) gentian karbon ialah 6 kali ganda daripada keluli dan 17 kali ganda daripada aluminium.Modulus khusus (iaitu, nisbah modulus Young kepada ketumpatan, yang merupakan tanda keanjalan sesuatu objek) adalah lebih daripada 3 kali ganda keluli atau aluminium.
Dengan kekuatan khusus yang tinggi, ia boleh menanggung beban kerja yang besar.Tekanan kerja maksimumnya boleh mencapai 350 kg/cm2.Di samping itu, ia lebih mampat dan berdaya tahan daripada F-4 tulen dan jalinannya.
(2) Rintangan keletihan yang baik dan rintangan haus.
Rintangan keletihannya jauh lebih tinggi daripada resin epoksi dan lebih tinggi daripada bahan logam.Gentian grafit adalah pelincir sendiri dan mempunyai pekali geseran yang kecil.Jumlah haus adalah 5-10 kali lebih kecil daripada produk asbestos am atau tocang F-4.
(3) Kekonduksian terma yang baik dan rintangan haba.
Plastik bertetulang gentian karbon mempunyai kekonduksian terma yang baik, dan haba yang dihasilkan oleh geseran mudah hilang.Bahagian dalamannya tidak mudah terlalu panas dan menyimpan haba dan boleh digunakan sebagai bahan pengedap dinamik.Di udara, ia boleh berfungsi secara stabil dalam julat suhu -120~350°C.Dengan pengurangan kandungan logam alkali dalam gentian karbon, suhu perkhidmatan boleh ditingkatkan lagi.Dalam gas lengai, suhu boleh disesuaikan boleh mencapai kira-kira 2000°C, dan ia boleh menahan perubahan mendadak dalam sejuk dan haba.
(4) Rintangan getaran yang baik.
Ia tidak mudah untuk bergema atau berkibar, dan ia juga merupakan bahan yang sangat baik untuk pengurangan getaran dan pengurangan hingar.
Kelebihan CFRP
1. Ringan
Plastik bertetulang gentian kaca tradisional menggunakan gentian kaca berterusan dan 70% gentian kaca (berat kaca/jumlah berat) dan biasanya mempunyai ketumpatan 0.065 paun setiap inci padu.Komposit CFRP dengan berat gentian 70% yang sama biasanya mempunyai ketumpatan 0.055 paun setiap inci padu.
2. Kekuatan Tinggi
Walaupun polimer bertetulang gentian karbon adalah ringan, komposit CFRP mempunyai kekuatan yang lebih tinggi dan kekukuhan yang lebih tinggi bagi setiap unit berat daripada komposit gentian kaca.Berbanding dengan bahan logam, kelebihan ini lebih jelas.
Kelemahan CFRP
1. Kos Tinggi
Kos pengeluaran plastik bertetulang gentian karbon adalah mahal.Harga gentian karbon boleh berbeza secara mendadak bergantung pada keadaan pasaran semasa (bekalan dan permintaan), jenis gentian karbon (aeroangkasa vs gred komersial), dan saiz berkas gentian.Pada asas paun demi paun, gentian karbon dara boleh menjadi 5 hingga 25 kali lebih mahal daripada gentian kaca.Perbezaan ini lebih besar apabila membandingkan keluli dengan CFRP.
2. Kekonduksian
Ini adalah kelebihan dan kekurangan bahan komposit gentian karbon.Ia bergantung kepada aplikasi.Gentian karbon sangat konduktif dan gentian kaca adalah penebat.Banyak produk menggunakan gentian kaca dan bukannya gentian karbon atau logam kerana ia memerlukan penebat yang ketat.Dalam pengeluaran utiliti, banyak produk memerlukan penggunaan gentian kaca.
Kegunaan Plastik Bertetulang Gentian Karbon
Aplikasi polimer bertetulang gentian karbon adalah luas dalam kehidupan, daripada bahagian mekanikal kepada bahan tentera.
(1)sebagai pembungkusan pengedap
Bahan PTFE bertetulang gentian karbon boleh dijadikan cincin pengedap kalis kakisan, tahan haus dan tahan suhu tinggi atau pembungkusan.Apabila digunakan untuk pengedap statik, hayat perkhidmatan lebih lama, lebih daripada 10 kali lebih lama daripada pembungkusan asbestos yang direndam minyak am.Ia boleh mengekalkan prestasi pengedap di bawah perubahan beban dan penyejukan pantas dan pemanasan pantas.Dan kerana bahan itu tidak mengandungi bahan menghakis, tiada kakisan pitting akan berlaku pada logam.
(2)sebagai bahagian pengisaran
Menggunakan sifat pelincir sendiri, ia boleh digunakan sebagai galas, gear, dan gelang omboh untuk tujuan khas.Seperti galas pelincir bebas minyak untuk instrumen penerbangan dan perakam pita, gear pelincir bebas minyak untuk lokomotif diesel penghantaran elektrik (untuk mengelakkan kemalangan yang disebabkan oleh kebocoran minyak), gelang omboh pelincir bebas minyak pada pemampat, dll. Di samping itu, ia boleh juga digunakan sebagai galas gelongsor atau pengedap dalam industri makanan dan farmaseutikal dengan mengambil kesempatan daripada ciri-ciri bukan toksiknya.
(3) Sebagai bahan struktur untuk aeroangkasa, penerbangan, dan peluru berpandu.Ia pertama kali digunakan dalam pembuatan pesawat untuk mengurangkan berat pesawat dan meningkatkan kecekapan penerbangan.Ia juga digunakan dalam kimia, petroleum, kuasa elektrik, jentera, dan industri lain sebagai meterai dinamik berputar atau salingan atau pelbagai bahan meterai statik.
Zhengxi seorang profesionalkilang akhbar hidraulik di China, menyediakan kualiti tinggipenekan hidraulik komposituntuk membentuk produk CFRP.
Masa siaran: Mei-25-2023
