Com o desenvolvimento contínuo de materiais compósitos, além de plásticos reforçados com fibra de vidro, plásticos reforçados com fibra de carbono, plásticos reforçados com fibra de boro, etc. Os compósitos poliméricos reforçados com fibra de carbono (CFRP) são materiais leves e fortes que são usados para fabricar muitos produtos que usamos em nossas vidas diárias. É um termo usado para descrever materiais compósitos reforçados com fibra que usam fibras de carbono como o principal componente estrutural.
Tabela de conteúdo:
1. Estrutura de polímero reforçado com fibra de carbono
2. O método de moldagem de plástico reforçado com fibra de carbono
3. Propriedades do polímero reforçado com fibra de carbono
4. Vantagens do CFRP
5. Desvantagens do CFRP
6. Usos de plástico reforçado com fibra de carbono
Estrutura de polímero reforçado com fibra de carbono
O plástico reforçado com fibra de carbono é um material formado pela organização de materiais de fibra de carbono em uma certa direção e usando materiais de polímero ligado. O diâmetro da fibra de carbono é extremamente fino, cerca de 7 mícrons, mas sua força é extremamente alta.
A unidade constituinte mais básica de material compósito reforçado com fibra de carbono é o filamento de fibra de carbono. A matéria -prima básica do filamento de carbono é o poliacrilonitrila pré -polímero (PAN), o rayon ou o pitch de petróleo. Os filamentos de carbono são então transformados em tecidos de fibra de carbono por métodos químicos e mecânicos para peças de fibra de carbono.
O polímero de ligação é geralmente uma resina termoestiva, como epóxi. Outros termofícios ou polímeros termoplásticos às vezes são usados, como acetato de polivinil ou nylon. Além das fibras de carbono, os compósitos também podem conter aramida Q, polietileno de peso molecular ultra-alto, alumínio ou fibras de vidro. As propriedades do produto final de fibra de carbono também podem ser afetadas pelo tipo de aditivos introduzidos na matriz de ligação.
O método de moldagem de plástico reforçado com fibra de carbono
Os produtos de fibra de carbono são principalmente diferentes devido a diferentes processos. Existem muitos métodos para formar materiais de polímero reforçado com fibra de carbono.
1. Método de lay-up manual
Dividido no método seco (loja pré-preparada) e método úmido (tecido de fibra e resina colada para uso). A lay-up da mão também é usada para preparar precedentes para uso em processos de moldagem secundária, como moldagem por compressão. Este método é onde as folhas de pano de fibra de carbono são laminadas em um molde para formar o produto final. As propriedades de resistência e rigidez do material resultante são otimizadas selecionando o alinhamento e o tecido das fibras de tecido. O molde é então preenchido com epóxi e curado com calor ou ar. Esse método de fabricação é frequentemente usado para peças não estressadas, como capas do motor.
2. Método de formação de vácuo
Para o pré -registro laminado, é necessário aplicar pressão através de um determinado processo para aproximá -lo do molde e curá -lo e moldá -lo sob uma certa temperatura e pressão. O método do saco de vácuo usa uma bomba de vácuo para evacuar o interior do saco de formação, de modo que a pressão negativa entre a bolsa e o molde forma uma pressão para que o material composto fique próximo ao molde.
Com base no método do saco de vácuo, o método de formação de carrinho-autoclave a vácuo foi derivado posteriormente. Os autoclaves fornecem pressões mais altas e curam o calor a peça (em vez de cura natural) do que os métodos de saco a vácuo. Essa peça possui uma estrutura mais compacta, melhor qualidade da superfície, pode efetivamente eliminar as bolhas de ar (as bolhas afetarão bastante a força da peça) e a qualidade geral é maior. De fato, o processo de ensacamento a vácuo é semelhante ao dos filmes móveis. A eliminação de bolhas de ar é uma tarefa importante.
3. Método de moldagem de compressão
Moldagem por compressãoé um método de moldagem que é propício à produção em massa e à produção em massa. Os moldes geralmente são feitos de partes superiores e inferiores, que chamamos de molde masculino e um molde feminino. O processo de moldagem é colocar o tapete feito de pré -registros no balcão de metal e, sob a ação de certa temperatura e pressão, o tapete é aquecido e plastificado na cavidade do molde, flui sob pressão e preenche a cavidade do molde e, em seguida, moldagem e cura para obter produtos. No entanto, esse método tem um custo inicial mais alto do que os anteriores, pois o molde requer usinagem CNC de alta precisão.
4. Moldagem enrolada
Para peças com formas complexas ou na forma de um corpo de revolução, um enrolador de filamentos pode ser usado para fazer a peça, enrolando o filamento em um mandril ou núcleo. Após a cura completa e remova o mandril. Por exemplo, os braços da articulação tubular usados em sistemas de suspensão podem ser fabricados usando esse método.
5. Moldagem de transferência de resina
A moldagem por transferência de resina (RTM) é um método de moldagem relativamente popular. Suas etapas básicas são:
1. Coloque o tecido de fibra de carbono ruim preparado no molde e feche o molde.
2. Injetar a resina termoestiva líquida nela, impregnar o material de reforço e curar.
Propriedades do polímero reforçado com fibra de carbono
(1) alta resistência e boa elasticidade.
A força específica (ou seja, a proporção de resistência à tração e densidade) da fibra de carbono é 6 vezes a do aço e 17 vezes a do alumínio. O módulo específico (ou seja, a proporção do módulo de Young para a densidade, que é um sinal da elasticidade de um objeto) é mais de 3 vezes o de aço ou alumínio.
Com alta resistência específica, pode suportar uma grande carga de trabalho. Sua pressão máxima de trabalho pode atingir 350 kg/cm2. Além disso, é mais compressível e resiliente que o F-4 puro e sua trança.
(2) Boa resistência à fadiga e resistência ao desgaste.
Sua resistência à fadiga é muito maior que a da resina epóxi e maior que a dos materiais metálicos. As fibras de grafite são auto-lubrificantes e têm um pequeno coeficiente de atrito. A quantidade de desgaste é 5-10 vezes menor que a dos produtos gerais de amianto ou tranças F-4.
(3) Boa condutividade térmica e resistência ao calor.
Os plásticos reforçados com fibra de carbono têm boa condutividade térmica e o calor gerado pelo atrito é facilmente dissipado. O interior não é fácil de superaquecer e armazenar calor e pode ser usado como um material de vedação dinâmico. No ar, ele pode funcionar de forma estável na faixa de temperatura de -120 ~ 350 ° C. Com a redução do teor de metais alcalinos na fibra de carbono, a temperatura do serviço pode ser aumentada ainda mais. Em um gás inerte, sua temperatura adaptável pode atingir cerca de 2000 ° C e pode suportar alterações nítidas no frio e no calor.
(4) Boa resistência à vibração.
Não é fácil ressoar ou vibrar, e também é um excelente material para redução de vibração e redução de ruído.
Vantagens do CFRP
1. Peso leve
Os plásticos reforçados de vidro tradicionais usam fibras de vidro contínuas e fibras de vidro a 70% (peso de vidro/peso total) e geralmente têm uma densidade de 0,065 libras por polegada cúbica. Um composto CFRP com o mesmo peso de fibra de 70% geralmente tem uma densidade de 0,055 libras por polegada cúbica.
2. Alta força
Embora os polímeros reforçados com fibra de carbono sejam leves, os compósitos CFRP têm maior resistência e maior rigidez por unidade de peso do que os compósitos de fibra de vidro. Comparado aos materiais de metal, essa vantagem é mais óbvia.
Desvantagens do CFRP
1. Alto custo
O custo de produção do plástico reforçado com fibra de carbono é proibitivo. Os preços das fibras de carbono podem variar drasticamente, dependendo das condições atuais do mercado (oferta e demanda), o tipo de fibra de carbono (aeroespacial vs. grau comercial) e o tamanho do pacote de fibras. Em uma base de libra a libra, a fibra de carbono virgem pode ser 5 a 25 vezes mais cara que a fibra de vidro. Essa diferença é ainda maior ao comparar a aço com o CFRP.
2. Condutividade
Esta é a vantagem e a desvantagem dos materiais compósitos de fibra de carbono. Depende do aplicativo. As fibras de carbono são extremamente condutivas e as fibras de vidro são isolantes. Muitos produtos usam fibra de vidro em vez de fibra de carbono ou metal porque exigem isolamento rigoroso. Na produção de serviços públicos, muitos produtos exigem o uso de fibras de vidro.
Usos de plástico reforçado com fibra de carbono
As aplicações do polímero reforçado com fibra de carbono são amplas na vida, de peças mecânicas a materiais militares.
(1)como embalagem de vedação
O material PTFE reforçado com fibra de carbono pode ser transformado em anéis de vedação ou embalagem resistentes a corrosão, resistentes a desgaste e de alta temperatura. Quando usado para vedação estática, a vida útil do serviço é mais longa, mais de 10 vezes mais que a do embalagem geral de amianto imersa a petróleo. Pode manter o desempenho de vedação sob alterações de carga e resfriamento rápido e aquecimento rápido. E como o material não contém substâncias corrosivas, nenhuma corrosão de picada ocorrerá no metal.
(2)como peças de moagem
Utilizando suas propriedades auto-lubrificantes, ele pode ser usado como rolamentos, engrenagens e anéis de pistão para fins especiais. Como rolamentos lubrificados sem óleo para instrumentos de aviação e gravadores, engrenagens lubrificadas sem óleo para locomotivas a diesel de transmissão elétrica (para evitar acidentes causados por vazamento de óleo), os pistões lubrificantes sem óleo, os ringos de compressores, também podem ser utilizados como rolos de alimentos e produtos de alimentos.
(3) como materiais estruturais para aeroespacial, aviação e mísseis. Foi usado pela primeira vez na fabricação de aeronaves para reduzir o peso da aeronave e melhorar a eficiência de vôo. Também é usado em produtos químicos, petrolíferos, energia elétrica, máquinas e outras indústrias como vedação dinâmica rotativa ou alternativa ou vários materiais de vedação estática.
Zhengxi é um profissionalFábrica de imprensa hidráulica na China, fornecendo alto quliasImprensa hidráulica compostaPara formar produtos CFRP.
Hora de postagem: maio de 25 a 2023
