Med den kontinuerlige utviklingen av komposittmaterialer har det i tillegg til glassfiberarmert plast dukket opp karbonfiberarmert plast, borfiberarmert plast etc.Karbonfiberforsterkede polymerkompositter (CFRP) er lette og sterke materialer som brukes til å produsere mange produkter som vi bruker i vårt daglige liv.Det er et begrep som brukes for å beskrive fiberforsterkede komposittmaterialer som bruker karbonfibre som den viktigste strukturelle komponenten.
Innholdsfortegnelse:
1. Karbonfiberforsterket polymerstruktur
2. Støpemetoden for karbonfiberforsterket plast
3. Egenskaper til karbonfiberforsterket polymer
4. Fordeler med CFRP
5. Ulemper med CFRP
6. Karbonfiberforsterket plastbruk
Karbonfiberforsterket polymerstruktur
Karbonfiberforsterket plast er et materiale dannet ved å arrangere karbonfibermaterialer i en bestemt retning og bruke bundne polymermaterialer.Diameteren på karbonfiber er ekstremt tynn, omtrent 7 mikron, men styrken er ekstremt høy.
Den mest grunnleggende bestanddelen av karbonfiberforsterket komposittmateriale er karbonfiberfilament.Det grunnleggende råmaterialet til karbonfilament er prepolymer polyakrylnitril (PAN), rayon eller petroleumsbek.Karbonfilamentene blir deretter laget til karbonfiberstoffer ved kjemiske og mekaniske metoder for karbonfiberdeler.
Den bindende polymeren er vanligvis en termoherdende harpiks som epoksy.Andre herdeplaster eller termoplastiske polymerer brukes noen ganger, for eksempel polyvinylacetat eller nylon.I tillegg til karbonfibre kan kompositter også inneholde aramid Q, polyetylen med ultrahøy molekylvekt, aluminium eller glassfibre.Egenskapene til det endelige karbonfiberproduktet kan også påvirkes av typen tilsetningsstoffer som innføres i bindematrisen.
Støpemetoden for karbonfiberforsterket plast
Karbonfiberprodukter er hovedsakelig forskjellige på grunn av forskjellige prosesser.Det er mange metoder for å danne karbonfiberforsterkede polymermaterialer.
1. Håndoppleggingsmetode
Delt inn i tørrmetoden (preprepared shop) og våtmetoden (fiberstoff og harpiks limt til bruk).Håndopplegg brukes også til å forberede prepregs for bruk i sekundære støpeprosesser som kompresjonsstøping.Denne metoden er der ark med karbonfiberduk lamineres på en form for å danne sluttproduktet.Styrke- og stivhetsegenskapene til det resulterende materialet optimaliseres ved å velge justering og veving av stofffibrene.Formen fylles deretter med epoksy og herdes med varme eller luft.Denne produksjonsmetoden brukes ofte for ikke-stressede deler, for eksempel motordeksler.
2. Vakuumformingsmetode
For den laminerte prepreg er det nødvendig å påføre trykk gjennom en bestemt prosess for å gjøre den nær formen og for å herde og forme den under en viss temperatur og trykk.Vakuumposemetoden bruker en vakuumpumpe for å evakuere innsiden av formingsposen slik at undertrykket mellom posen og formen danner et trykk slik at komposittmaterialet er nær formen.
På grunnlag av vakuumposemetoden ble vakuumpose-autoklavformingsmetoden utledet senere.Autoklaver gir høyere trykk og varmeherder delen (i stedet for naturlig herding) enn metoder med kun vakuumpose.En slik del har en mer kompakt struktur, bedre overflatekvalitet, kan effektivt eliminere luftbobler (bobler vil i stor grad påvirke styrken til delen), og den generelle kvaliteten er høyere.Faktisk er prosessen med vakuumposing lik prosessen med å feste mobiltelefonfilm.Å eliminere luftbobler er en stor oppgave.
3. Kompresjonsstøpingsmetode
Kompresjonsstøpinger en støpemetode som bidrar til masseproduksjon og masseproduksjon.Former er vanligvis laget av øvre og nedre deler, som vi kaller hannform og en hunnform.Støpeprosessen er å legge matten laget av prepregs inn i metallmotformen, og under påvirkning av en viss temperatur og trykk blir matten oppvarmet og plastisert i formhulen, flyter under trykk og fyller formhulen, og deretter Og støping og herding for å få produkter.Imidlertid har denne metoden en høyere startkostnad enn de forrige, siden formen krever svært høy presisjon CNC-bearbeiding.
4. Vikling molding
For deler med komplekse former eller i form av et revolusjonslegeme, kan en filamentvikler brukes til å lage delen ved å vikle filamentet på en dor eller kjerne.Etter at viklingen er fullstendig herd og fjern doren.For eksempel kan rørformede leddarmer brukt i opphengssystemer lages ved å bruke denne metoden.
5. Harpiksoverføringsstøping
Resin transfer molding (RTM) er en relativt populær støpemetode.De grunnleggende trinnene er:
1. Legg det forberedte dårlige karbonfiberstoffet i formen og lukk formen.
2. Sprøyt flytende herdeplast inn i det, impregner det forsterkende materialet og herd.
Egenskaper til karbonfiberforsterket polymer
(1) Høy styrke og god elastisitet.
Den spesifikke styrken (det vil si forholdet mellom strekkstyrke og tetthet) til karbonfiber er 6 ganger den for stål og 17 ganger den for aluminium.Den spesifikke modulen (det vil si forholdet mellom Youngs modul og tetthet, som er et tegn på elastisiteten til en gjenstand) er mer enn 3 ganger den for stål eller aluminium.
Med høy spesifikk styrke kan den tåle en stor arbeidsbelastning.Dens maksimale arbeidstrykk kan nå 350 kg/cm2.I tillegg er den mer komprimerbar og spenstig enn ren F-4 og dens flette.
(2) God tretthetsmotstand og slitestyrke.
Dens utmattelsesmotstand er mye høyere enn for epoksyharpiks og høyere enn for metallmaterialer.Grafittfibre er selvsmørende og har en liten friksjonskoeffisient.Mengden slitasje er 5-10 ganger mindre enn for vanlige asbestprodukter eller F-4-fletter.
(3) God varmeledningsevne og varmebestandighet.
Karbonfiberarmert plast har god varmeledningsevne, og varmen som genereres av friksjon, spres lett.Interiøret er ikke lett å overopphete og lagre varme og kan brukes som et dynamisk tetningsmateriale.I luften kan den fungere stabilt i temperaturområdet -120~350°C.Med reduksjon av alkalimetallinnholdet i karbonfiber kan driftstemperaturen økes ytterligere.I en inert gass kan dens tilpasningsdyktige temperatur nå rundt 2000°C, og den tåler skarpe endringer i kulde og varme.
(4) God vibrasjonsmotstand.
Det er ikke lett å resonere eller flagre, og det er også et utmerket materiale for vibrasjonsreduksjon og støydemping.
Fordeler med CFRP
1. Lett vekt
Tradisjonell glassfiberarmert plast bruker kontinuerlige glassfibre og 70% glassfibre (glassvekt/totalvekt) og har typisk en tetthet på 0,065 pund per kubikktomme.En CFRP-kompositt med samme 70 % fibervekt har typisk en tetthet på 0,055 pund per kubikktomme.
2. Høy styrke
Selv om karbonfiberforsterkede polymerer er lette, har CFRP-kompositter høyere styrke og høyere stivhet per vektenhet enn glassfiberkompositter.Sammenlignet med metallmaterialer er denne fordelen mer åpenbar.
Ulemper med CFRP
1. Høye kostnader
Produksjonskostnadene for karbonfiberarmert plast er uoverkommelige.Karbonfiberprisene kan variere dramatisk avhengig av gjeldende markedsforhold (tilbud og etterspørsel), typen karbonfiber (luftfart kontra kommersiell kvalitet) og størrelsen på fiberbunten.På en pund-for-pund basis kan virgin karbonfiber være 5 til 25 ganger dyrere enn glassfiber.Denne forskjellen er enda større når man sammenligner stål med CFRP.
2. Konduktivitet
Dette er fordelen og ulempen med karbonfiberkomposittmaterialer.Det avhenger av applikasjonen.Karbonfibre er ekstremt ledende og glassfiber er isolerende.Mange produkter bruker glassfiber i stedet for karbonfiber eller metall fordi de krever streng isolasjon.Ved produksjon av verktøy krever mange produkter bruk av glassfiber.
Bruk av karbonfiberforsterket plast
Bruken av karbonfiberforsterket polymer er bred i livet, fra mekaniske deler til militære materialer.
(1)som forseglingspakning
Karbonfiberforsterket PTFE-materiale kan gjøres til korrosjonsbestandige, slitesterke og høytemperaturbestandige tetningsringer eller pakninger.Når det brukes til statisk forsegling, er levetiden lengre, mer enn 10 ganger lengre enn for generell oljenedsenket asbestpakking.Den kan opprettholde tetningsytelsen under lastendringer og rask avkjøling og rask oppvarming.Og siden materialet ikke inneholder etsende stoffer, vil det ikke oppstå gropkorrosjon på metallet.
(2)som slipedeler
Ved å utnytte sine selvsmørende egenskaper, kan den brukes som lagre, gir og stempelringer for spesielle formål.Som for eksempel oljefrie smurte lagre til luftfartsinstrumenter og båndopptakere, oljefrie smurte gir for elektriske transmisjonsdiesellokomotiver (for å unngå ulykker forårsaket av oljelekkasje), oljefrie smurte stempelringer på kompressorer osv. I tillegg kan den også brukes som glidelager eller tetninger i næringsmiddel- og farmasøytisk industri ved å dra nytte av dens giftfrie egenskaper.
(3) Som konstruksjonsmateriale for romfart, luftfart og missiler.Den ble først brukt i flyproduksjon for å redusere vekten på flyet og forbedre flyeffektiviteten.Den brukes også i kjemiske, petroleums-, elektriske, maskineri- og andre industrier som en roterende eller frem- og tilbakegående dynamisk tetning eller forskjellige statiske tetningsmaterialer.
Zhengxi er en profesjonellhydraulisk pressefabrikk i Kina, som gir høy kvalitetkompositt hydraulisk pressefor å danne CFRP-produkter.
Innleggstid: 25. mai 2023
