Odată cu dezvoltarea continuă a materialelor compozite, pe lângă materialele plastice consolidate cu fibre de sticlă, materialele plastice consolidate cu fibre de carbon, materialele plastice consolidate cu fibre de bor, etc. Compozitele de polimer armat cu fibre de carbon (CFRP) sunt materiale ușoare și puternice care sunt utilizate pentru fabricarea multor produse pe care le folosim în viața noastră de zi cu zi. Este un termen folosit pentru a descrie materialele compozite consolidate cu fibre care utilizează fibre de carbon ca principală componentă structurală.
Tabel de conținut:
1. Structura polimerului armat cu fibră de carbon
2. Metoda de modelare a plasticului armat din fibră de carbon
3. Proprietățile polimerului armat din fibră de carbon
4. Avantajele CFRP
5. Dezavantajele CFRP
6. Utilizări din plastic armat cu fibre de carbon
Structura polimerului armat cu fibre de carbon
Plasticul armat din fibră de carbon este un material format prin aranjarea materialelor din fibră de carbon într -o anumită direcție și folosind materiale polimerice legate. Diametrul fibrei de carbon este extrem de subțire, aproximativ 7 microni, dar rezistența sa este extrem de mare.
Cea mai de bază unitate constitutivă a materialului compozit armat din fibră de carbon este filamentul din fibră de carbon. Materia primă de bază a filamentului de carbon este poliacrilonitrilul prepolimitor (PAN), raionul sau pasul petrolier. Filamentele de carbon sunt apoi făcute în țesături din fibră de carbon prin metode chimice și mecanice pentru piese din fibră de carbon.
Polimerul de legare este de obicei o rășină termozetătoare, cum ar fi epoxidul. Uneori se folosesc și alte termosete sau polimeri termoplastici, cum ar fi acetatul de polivinil sau nylon. În plus față de fibrele de carbon, compozitele pot conține și Aramid Q, polietilenă cu greutate moleculară ultra-înaltă, aluminiu sau fibre de sticlă. Proprietățile produsului final din fibră de carbon pot fi, de asemenea, afectate de tipul de aditivi introduși în matricea de legare.
Metoda de modelare a plasticului armat din fibră de carbon
Produsele din fibră de carbon sunt în principal diferite datorită proceselor diferite. Există multe metode pentru formarea de materiale polimerice armate cu fibre de carbon.
1. Metoda de punere a mâinilor
Împărțit în metoda uscată (magazin pre-pregătit) și metoda umedă (țesătură de fibre și rășină lipită de utilizată). Depunerea mâinilor este, de asemenea, utilizată pentru a pregăti prepreg-uri pentru utilizare în procesele de turnare secundară, cum ar fi modelarea compresiei. Această metodă este aceea în care foile de pânză din fibră de carbon sunt laminate pe o matriță pentru a forma produsul final. Proprietățile de rezistență și rigiditate ale materialului rezultat sunt optimizate prin selectarea alinierii și țesutului fibrelor de țesătură. Mucegaiul este apoi umplut cu epoxid și vindecat cu căldură sau aer. Această metodă de fabricație este adesea folosită pentru piese care nu sunt stresate, cum ar fi capacele motorului.
2. Metoda de formare a vidului
Pentru prepregul laminat, este necesar să se aplice presiunea printr -un anumit proces pentru a -l apropia de matriță și pentru a -l vindeca și a -l modela sub o anumită temperatură și presiune. Metoda pungii de vid folosește o pompă de vid pentru a evacua interiorul pungii de formare, astfel încât presiunea negativă dintre pungă și matriță să formeze o presiune, astfel încât materialul compus să fie aproape de matriță.
Pe baza metodei pungii de vid, metoda de formare a autoturismului cu vid a fost obținută ulterior. Autoclavele asigură presiuni mai mari și vindecă de căldură partea (în loc de întărire naturală) decât metodele de vid numai pentru bag. O astfel de parte are o structură mai compactă, o calitate mai bună a suprafeței, poate elimina eficient bulele de aer (bulele vor afecta foarte mult rezistența piesei), iar calitatea generală este mai mare. De fapt, procesul de bagaj în vid este similar cu cel al lipitului de filme de telefon mobil. Eliminarea bulelor de aer este o sarcină majoră.
3. Metoda de modelare a compresiei
Modelare de compresieeste o metodă de modelare care să conducă la producerea în masă și producția în masă. Matrițele sunt de obicei confecționate din părți superioare și inferioare, pe care le numim mucegai masculin și o matriță feminină. Procesul de modelare este de a pune covorașul din pre -prepreguri în mucegaiul de metal, iar sub acțiunea anumitor temperaturi și presiune, covorașul este încălzit și plasticizat în cavitatea matriței, curge sub presiune și umple cavitatea mucegaiului, apoi și modelarea și întărirea pentru a obține produse. Cu toate acestea, această metodă are un cost inițial mai mare decât cele anterioare, deoarece mucegaiul necesită prelucrări CNC de mare precizie.
4. Turnarea înfășurării
Pentru părți cu forme complexe sau în formă de corp de revoluție, un înfășurător de filament poate fi utilizat pentru a face partea prin înfășurarea filamentului pe un mandrel sau miez. După înfășurarea este o vindecare completă și îndepărtați mandrel. De exemplu, brațele de articulații tubulare utilizate în sistemele de suspensie pot fi realizate folosind această metodă.
5. Turnarea transferului de rășină
Turnarea transferului de rășină (RTM) este o metodă de modelare relativ populară. Pașii săi de bază sunt:
1. Așezați țesătura preparată din fibră de carbon preparată în matriță și închideți matrița.
2. Injectarea rășinii de termosetare a lichidului în ea, impregnează materialul de armare și vindecă.
Proprietățile polimerului armat din fibră de carbon
(1) rezistență ridicată și elasticitate bună.
Rezistența specifică (adică raportul dintre rezistența la tracțiune la densitate) a fibrei de carbon este de 6 ori mai mare decât din oțel și de 17 ori mai mare decât din aluminiu. Modulul specific (adică raportul dintre modulul Young și densitate, care este un semn al elasticității unui obiect) este de mai mult de 3 ori mai mare decât din oțel sau aluminiu.
Cu o rezistență specifică ridicată, poate suporta o sarcină mare de lucru. Presiunea sa maximă de lucru poate ajunge la 350 kg/cm2. În plus, este mai compresibil și mai rezistent decât F-4 pur și împletitura sa.
(2) rezistență bună la oboseală și rezistență la uzură.
Rezistența sa la oboseală este mult mai mare decât cea a rășinii epoxidice și mai mare decât cea a materialelor metalice. Fibrele de grafit sunt auto-lubrifiante și au un mic coeficient de frecare. Cantitatea de uzură este de 5-10 ori mai mică decât cea a produselor generale de azbest sau împletituri F-4.
(3) Conductivitate termică bună și rezistență la căldură.
Plasticii armate cu fibre de carbon au o conductivitate termică bună, iar căldura generată de frecare este ușor disipată. Interiorul nu este ușor de supraîncălzit și depozitat căldura și poate fi utilizat ca material dinamic de etanșare. În aer, poate funcționa stabil în intervalul de temperatură de -120 ~ 350 ° C. Odată cu reducerea conținutului de metale alcaline în fibra de carbon, temperatura serviciului poate fi crescută în continuare. Într -un gaz inert, temperatura sa adaptabilă poate atinge aproximativ 2000 ° C și poate rezista la modificări ascuțite ale frigului și căldurii.
(4) O bună rezistență la vibrații.
Nu este ușor să rezoneze sau să se fluture și este, de asemenea, un material excelent pentru reducerea vibrațiilor și reducerea zgomotului.
Avantajele CFRP
1. Greutate ușoară
Plastice armate din fibre tradiționale din fibre de sticlă folosesc fibre de sticlă continue și 70% fibre de sticlă (greutate de sticlă/greutate totală) și de obicei au o densitate de 0,065 kilograme pe inch cub. Un compozit CFRP cu aceeași greutate de 70% din fibră are de obicei o densitate de 0,055 kilograme pe centimetru cub.
2. Forță ridicată
Deși polimerii armați cu fibre de carbon sunt ușori, compozitele CFRP au o rezistență mai mare și o rigiditate mai mare pe greutate unitară decât compozitele din fibre de sticlă. În comparație cu materialele metalice, acest avantaj este mai evident.
Dezavantaje ale CFRP
1. Cost ridicat
Costul de producție al plasticului armat din fibră de carbon este prohibitiv. Prețurile fibrelor de carbon pot varia dramatic în funcție de condițiile actuale ale pieței (ofertă și cerere), tipul de fibră de carbon (aerospațial vs. grad comercial) și dimensiunea pachetului de fibre. În lire sterline, fibra de carbon Virgin poate fi de 5 până la 25 de ori mai scumpă decât fibra de sticlă. Această diferență este și mai mare atunci când comparați oțelul cu CFRP.
2. Conductivitate
Acesta este avantajul și dezavantajul materialelor compozite din fibră de carbon. Depinde de aplicație. Fibrele de carbon sunt extrem de conductoare, iar fibrele de sticlă sunt izolate. Multe produse folosesc fibră de sticlă în loc de fibră de carbon sau metal, deoarece necesită o izolare strictă. În producția de utilități, multe produse necesită utilizarea fibrelor de sticlă.
Utilizări din plastic armat cu fibre de carbon
Aplicațiile polimerului armat în fibră de carbon sunt largi pe viață, de la părți mecanice la materiale militare.
(1)ca ambalare de sigilare
Materialul PTFE armat cu fibră de carbon poate fi transformat în inele sau ambalaje rezistente la țesătură, rezistente la uzură și rezistente la coroziune. Atunci când este utilizat pentru etanșarea statică, durata de viață a serviciului este mai lungă, de mai mult de 10 ori mai lungă decât cea a ambalajului general de azbest impernit cu ulei. Poate menține performanța de etanșare în cadrul modificărilor de încărcare și răcire rapidă și încălzire rapidă. Și întrucât materialul nu conține substanțe corozive, nu va apărea coroziune de pitting pe metal.
(2)ca piese de măcinare
Folosind proprietățile sale auto-lubrifiante, poate fi utilizat ca rulmenți, viteze și inele cu piston în scopuri speciale. Cum ar fi rulmenții lubrifiați fără ulei pentru instrumente de aviație și înregistratoare de bandă, angrenaje lubrifiate fără ulei pentru locomotive diesel cu transmisie electrică (pentru a evita accidentele cauzate de scurgeri de ulei), inele cu piston lubrifiat fără ulei pe compresoare, etc.
(3) ca materiale structurale pentru aerospațial, aviație și rachete. A fost utilizat pentru prima dată la fabricarea aeronavelor pentru a reduce greutatea aeronavei și pentru a îmbunătăți eficiența zborului. De asemenea, este utilizat în substanțe chimice, petroliere, energie electrică, utilaje și alte industrii ca un sigiliu rotativ sau reciproc dinamic sau diverse materiale de etanșare statică.
Zhengxi este un profesionistFabrica de presă hidraulică din China, oferind un nivel ridicatPresă hidraulică compozităpentru formarea produselor CFRP.
Timpul post: 25-2023 mai
