Dengan perkembangan bahan komposit yang berterusan, sebagai tambahan kepada plastik bertetulang gentian kaca, plastik bertetulang serat karbon, plastik bertetulang gentian boron, dan lain-lain telah muncul. Komposit polimer bertetulang serat karbon (CFRP) adalah bahan ringan dan kuat yang digunakan untuk mengeluarkan banyak produk yang kami gunakan dalam kehidupan seharian kami. Ia adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan bahan komposit bertetulang gentian yang menggunakan serat karbon sebagai komponen struktur utama.
Jadual Kandungan:
1. Struktur polimer bertetulang serat karbon
2. Kaedah pencetakan plastik bertetulang serat karbon
3. Sifat polimer bertetulang serat karbon
4. Kelebihan CFRP
5. Kelemahan CFRP
6. Kegunaan plastik bertetulang serat karbon
Struktur polimer bertetulang serat karbon
Plastik bertetulang serat karbon adalah bahan yang dibentuk dengan mengatur bahan serat karbon ke arah tertentu dan menggunakan bahan polimer terikat. Diameter serat karbon sangat nipis, kira -kira 7 mikron, tetapi kekuatannya sangat tinggi.
Unit konstituen yang paling asas bagi bahan komposit bertetulang serat karbon adalah filamen serat karbon. Bahan mentah asas filamen karbon adalah prepolimer polyacrylonitrile (PAN), rayon, atau petroleum. Filamen karbon kemudiannya dijadikan kain serat karbon oleh kaedah kimia dan mekanikal untuk bahagian serat karbon.
Polimer mengikat biasanya resin termoset seperti epoksi. Thermoset lain atau polimer termoplastik kadang -kadang digunakan, seperti polyvinyl asetat atau nilon. Sebagai tambahan kepada serat karbon, komposit juga boleh mengandungi aramid Q, polietilena berat molekul ultra tinggi, aluminium, atau gentian kaca. Ciri -ciri produk serat karbon akhir juga boleh dipengaruhi oleh jenis bahan tambahan yang diperkenalkan ke dalam matriks ikatan.
Kaedah pencetakan plastik bertetulang serat karbon
Produk serat karbon adalah berbeza kerana proses yang berbeza. Terdapat banyak kaedah untuk membentuk bahan polimer bertetulang serat karbon.
1. Kaedah Lay-Up Tangan
Dibahagikan kepada kaedah kering (kedai pra-siap) dan kaedah basah (kain serat dan resin terpaku). Lay-up tangan juga digunakan untuk menyediakan prepregs untuk digunakan dalam proses pengacuan sekunder seperti pengacuan mampatan. Kaedah ini adalah di mana helaian kain serat karbon dilaminasi pada acuan untuk membentuk produk akhir. Ciri -ciri kekuatan dan kekakuan bahan yang dihasilkan dioptimumkan dengan memilih penjajaran dan menenun gentian kain. Acuan kemudian dipenuhi dengan epoksi dan disembuhkan dengan haba atau udara. Kaedah pembuatan ini sering digunakan untuk bahagian yang tidak ditekan, seperti penutup enjin.
2. Kaedah pembentukan vakum
Bagi 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 pembentukan supaya tekanan negatif antara beg dan acuan membentuk tekanan supaya bahan komposit dekat dengan acuan.
Berdasarkan kaedah beg vakum, kaedah pembentukan beg-autoklaf vakum diperoleh kemudian. Autoklaf memberikan tekanan yang lebih tinggi dan menyembuhkan haba bahagian (bukannya pengawetan semulajadi) daripada kaedah vakum sahaja. Bahagian sedemikian mempunyai struktur yang lebih padat, kualiti permukaan yang lebih baik, dengan berkesan dapat menghapuskan gelembung udara (gelembung akan sangat mempengaruhi kekuatan bahagian), dan kualiti keseluruhannya lebih tinggi. Malah, proses pembungkus vakum adalah serupa dengan filem telefon bimbit yang melekat. Menghapuskan gelembung udara adalah tugas utama.
3. Kaedah pengacuan mampatan
Pengacuan mampatanadalah kaedah pencetakan yang kondusif untuk pengeluaran besar -besaran dan pengeluaran besar -besaran. Acuan biasanya diperbuat daripada bahagian atas dan bawah, yang kami panggil acuan lelaki dan acuan wanita. 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 plastik dalam rongga acuan, mengalir di bawah tekanan, dan mengisi rongga acuan, dan kemudian dan mengacau dan menyembuhkan untuk mendapatkan produk. Walau bagaimanapun, kaedah ini mempunyai kos awal yang lebih tinggi daripada yang sebelumnya, kerana acuan memerlukan pemesinan CNC yang sangat tinggi.
4
Untuk bahagian -bahagian yang mempunyai bentuk yang kompleks atau dalam bentuk badan revolusi, penggulungan filamen boleh digunakan untuk membuat bahagian dengan menggulung filamen pada mandrel atau teras. Selepas penggulungan adalah penyembuhan lengkap dan keluarkan mandrel. Sebagai contoh, lengan sendi tiub yang digunakan dalam sistem penggantungan boleh dibuat menggunakan kaedah ini.
5. Pencetakan pemindahan resin
Pencetakan pemindahan resin (RTM) adalah kaedah pencetakan yang agak popular. Langkah asasnya adalah:
1. Letakkan kain serat karbon yang disediakan di acuan dan tutup acuan.
2. Suntikan resin termoset cecair ke dalamnya, impregnasi bahan pengukuhan, dan menyembuhkan.
Sifat polimer bertetulang serat karbon
(1) Kekuatan tinggi dan keanjalan yang baik.
Kekuatan khusus (iaitu, nisbah kekuatan tegangan untuk ketumpatan) serat karbon adalah 6 kali dari keluli dan 17 kali dari aluminium. Modulus tertentu (iaitu, nisbah modulus Young kepada ketumpatan, yang merupakan tanda keanjalan objek) adalah lebih daripada 3 kali dari 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 mudah dimampatkan dan berdaya tahan daripada F-4 tulen dan mengetuknya.
(2) Rintangan keletihan yang baik dan rintangan pakai.
Rintangan keletihannya jauh lebih tinggi daripada resin epoksi dan lebih tinggi daripada bahan logam. Serat grafit adalah lubricating diri dan mempunyai pekali kecil geseran. Jumlah haus adalah 5-10 kali lebih kecil daripada produk asbestos umum atau braids F-4.
(3) Kekonduksian terma yang baik dan rintangan haba.
Plastik bertetulang serat karbon mempunyai kekonduksian terma yang baik, dan haba yang dihasilkan oleh geseran mudah hilang. Pedalaman tidak mudah untuk terlalu panas dan menyimpan haba dan boleh digunakan sebagai bahan pengedap dinamik. Di udara, ia boleh berfungsi dengan stabil dalam julat suhu -120 ~ 350 ° C. Dengan pengurangan kandungan logam alkali dalam serat karbon, suhu perkhidmatan mungkin meningkat lagi. Dalam gas lengai, suhu yang boleh disesuaikan dapat mencapai kira -kira 2000 ° C, dan ia dapat menahan perubahan tajam dalam sejuk dan panas.
(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 bunyi.
Kelebihan CFRP
1. Berat ringan
Plastik bertetulang serat kaca tradisional menggunakan gentian kaca berterusan dan serat kaca 70% (berat badan/berat badan) dan biasanya mempunyai ketumpatan 0.065 paun per inci padu. Komposit CFRP dengan berat serat 70% yang sama biasanya mempunyai ketumpatan 0.055 paun per inci padu.
2. Kekuatan Tinggi
Walaupun polimer bertetulang serat karbon ringan, komposit CFRP mempunyai kekuatan yang lebih tinggi dan kekakuan yang lebih tinggi per unit berat daripada komposit serat kaca. Berbanding dengan bahan logam, kelebihan ini lebih jelas.
Kelemahan CFRP
1. Kos tinggi
Kos pengeluaran plastik bertetulang serat karbon adalah larangan. Harga serat karbon boleh berbeza -beza secara dramatik bergantung kepada keadaan pasaran semasa (bekalan dan permintaan), jenis serat karbon (aeroangkasa vs gred komersial), dan saiz serat bundle. Pada dasar paun untuk pound, serat karbon dara boleh 5 hingga 25 kali lebih mahal daripada serat kaca. Perbezaan ini lebih besar apabila membandingkan keluli dengan CFRP.
2. Kekonduksian
Ini adalah kelebihan dan kelemahan bahan komposit serat karbon. Ia bergantung pada permohonan. Serat karbon sangat konduktif dan serat kaca penebat. Ramai produk menggunakan gentian kaca bukannya serat karbon atau logam kerana mereka memerlukan penebat yang ketat. Dalam pengeluaran utiliti, banyak produk memerlukan penggunaan gentian kaca.
Kegunaan plastik bertetulang serat karbon
Aplikasi polimer bertetulang serat karbon adalah luas dalam kehidupan, dari bahagian mekanikal hingga bahan ketenteraan.
(1)sebagai pembungkusan pengedap
Bahan PTFE bertetulang serat karbon boleh dibuat ke dalam cincin atau pembungkusan atau pembungkusan yang tahan karat, tahan haus, dan tahan suhu tinggi. Apabila digunakan untuk pengedap statik, hayat perkhidmatan lebih lama, lebih daripada 10 kali lebih lama daripada pembungkusan asbestos minyak umum. Ia boleh mengekalkan prestasi pengedap di bawah perubahan beban dan penyejukan pesat dan pemanasan pesat. Dan kerana bahan itu tidak mengandungi bahan -bahan yang menghakis, tiada kakisan pitting akan berlaku pada logam.
(2)sebagai bahagian pengisaran
Menggunakan sifat pelinciran diri, ia boleh digunakan sebagai galas, gear, dan cincin 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), cincin omboh yang dilincirkan minyak pada pemampat, dan lain-lain.
(3) sebagai bahan struktur untuk aeroangkasa, penerbangan, dan peluru berpandu. Ia mula -mula digunakan dalam pembuatan pesawat untuk mengurangkan berat pesawat dan meningkatkan kecekapan penerbangan. Ia juga digunakan dalam bahan kimia, petroleum, kuasa elektrik, jentera, dan industri lain sebagai meterai dinamik berputar atau reciprocating atau pelbagai bahan meterai statik.
Zhengxi adalah profesionalKilang Akhbar Hidraulik di China, menyediakan quliaty tinggiPress Hydraulic Compositeuntuk membentuk produk CFRP.
Masa Post: Mei-25-2023
