S nepretržitým vývojom kompozitných materiálov, okrem plastov vystužených sklenenými vláknami, plastmi z uhlíkových vlákien, plastom bórových vlákien atď. Polymérne kompozity vystužené uhlíkom (CFRP) sú ľahké a silné materiály, ktoré sa používajú na výrobu mnohých výrobkov, ktoré používame v našom každodennom živote. Je to termín, ktorý sa používa na opis kompozitných materiálov vystužených z vlákien, ktoré používajú uhlíkové vlákna ako hlavnú štrukturálnu zložku.
Tabuľka obsahu:
1. Polymérna štruktúra vystužená uhlíkom
2. Metóda formovania plastov zosilnených uhlíkových vlákien
3. Vlastnosti polyméru vystuženého uhlíkom
4. Výhody CFRP
5. Nevýhody CFRP
6. Použitie plastových z uhlíkových vlákien
Polymérna štruktúra zosilnená uhlíkom
Plast posiahnutý uhlíkovými vláknami je materiál tvorený usporiadaním materiálov z uhlíkových vlákien v určitom smere a pomocou viazaných polymérnych materiálov. Priemer uhlíkových vlákien je extrémne tenký, asi 7 mikrónov, ale jeho sila je mimoriadne vysoká.
Najzákladnejšou zložkou jednotky kompozitného materiálu vystuženého uhlíkom je vlákno z uhlíkových vlákien. Základnou surovinou uhlíkového vlákna je predpolymérny polyakrylonitril (PAN), Rayon alebo ropné ihrisko. Uhlíkové vlákna sa potom vyrábajú do tkanín z uhlíkových vlákien chemickými a mechanickými metódami pre diely z uhlíkových vlákien.
Väzbový polymér je zvyčajne termosetujúca živica, ako je epoxid. Niekedy sa používajú iné termosety alebo termoplastické polyméry, ako je napríklad polyvinylacetát alebo nylon. Okrem uhlíkových vlákien môžu kompozity obsahovať aj aramid Q, polyetylén, hliník alebo sklenené vlákna. Vlastnosti konečného produktu z uhlíkových vlákien môžu byť tiež ovplyvnené typom prísad zavedených do väzbovej matrice.
Metóda formovania plastov zosilnených uhlíkových vlákien
Výrobky z uhlíkových vlákien sa líšia hlavne v dôsledku rôznych procesov. Existuje veľa spôsobov na vytvorenie polymérnych materiálov vystužených uhlíkových vlákien.
1. Metóda usporiadania ruky
Rozdelený do suchej metódy (vopred pripravený obchod) a mokrej metódy (vláknitá tkanina a živica prilepené k použitiu). Usporiadanie ruky sa tiež používa na prípravu Prepregs na použitie v sekundárnych formovacích procesoch, ako je kompresné formovanie. Táto metóda je miestom, kde sú listy handričky z uhlíkových vlákien laminované na forme, aby sa vytvoril konečný produkt. Vlastnosti pevnosti a tuhosti výsledného materiálu sú optimalizované výberom zarovnania a väzby tkanín. Forma sa potom naplní epoxidom a vylieči sa teplom alebo vzduchom. Táto výrobná metóda sa často používa pre nestresované diely, ako sú napríklad obaly motora.
2. Metóda formovania vákua
Pri laminátovom predpregu je potrebné vyvíjať tlak určitým procesom, aby bol blízko plesne a vyliečil a tvaroval ho pri určitej teplote a tlaku. Metóda vákuového vrecka používa vákuové čerpadlo na evakuáciu vnútornej strany tvarujúceho vrecka tak, aby záporný tlak medzi vreckom a formou tvoril tlak tak, aby bol kompozitný materiál blízko formy.
Na základe metódy vákuového vrecka bola odvodená metóda tvorby vákuového vrecka-autokláve neskôr. Autoklávy poskytujú vyššie tlaky a tepelne vyliečia časť (namiesto prirodzeného vytvrdzovania) ako metódy iba vákuového vrecka. Takáto časť má kompaktnejšiu štruktúru, lepšiu kvalitu povrchu, môže účinne eliminovať vzduchové bubliny (bubliny výrazne ovplyvnia pevnosť časti) a celková kvalita je vyššia. V skutočnosti je proces vákuového bagingu podobný tomu, ako sa drží film mobilných telefónov. Eliminácia vzduchových bublín je hlavnou úlohou.
3. Metóda formovania kompresie
Kompresné formovanieje metóda formovania, ktorá vedie k hromadnej výrobe a hromadnej výrobe. Formy sú zvyčajne vyrobené z horných a dolných častí, ktoré nazývame mužská pleseň a ženská forma. Proces formovania je vložiť rohož vyrobenú z predpregov do formy kovového pultu a pod pôsobením určitého teploty a tlaku sa rohož zahrieva a plastizuje v dutine formy, tečie pod tlakom a vyplňuje dutinu formy a potom a formovanie a vytvrdzovanie na získanie výrobkov. Táto metóda má však vyššie počiatočné náklady ako predchádzajúce náklady, pretože forma vyžaduje veľmi presné obrábanie CNC.
4. Vinutie lišty
V prípade častí s komplexnými tvarmi alebo v tvare telesa revolúcie môže byť navíjací navíjač vlákna použitý na vytvorenie časti vinutím vlákna na tŕň alebo jadro. Po úplnom vyliečení vinutia a odstránenie tŕňa. Napríklad pomocou tejto metódy je možné vyrobiť ramená trubičiek používaných v suspenzných systémoch.
5. Formovanie prenosu živice
Formovanie prenosu živice (RTM) je relatívne populárna metóda formovania. Jeho základné kroky sú:
1. Vložte do formy pripravenú zlú uhlíkovú vlákno a zatvorte formu.
2. Do nej vstrekujte tekutú termosetovanú živicu, impregnujte výstužný materiál a vylieči.
Vlastnosti polyméru vystuženého uhlíkom
(1) Vysoká pevnosť a dobrá elasticita.
Špecifická pevnosť (tj pomer pevnosti v ťahu k hustote) uhlíkových vlákien je 6 -násobok pevnosti ocele a 17 -násobok hliníka. Špecifický modul (to znamená pomer Youngovho modulu k hustote, čo je znakom elasticity objektu) je viac ako 3 -násobok návrhu ocele alebo hliníka.
S vysokou špecifickou pevnosťou môže znášať veľké pracovné zaťaženie. Jeho maximálny pracovný tlak môže dosiahnuť 350 kg/cm2. Okrem toho je stlačiteľnejšia a odolnejšia ako čistá F-4 a jeho vrkoč.
(2) Dobrý odpor únavy a odolnosť proti opotrebeniu.
Jeho únavová odolnosť je omnoho vyššia ako od odporu epoxidovej živice a vyššia ako v prípade kovových materiálov. Grafitové vlákna sú samostatne a majú malý koeficient trenia. Množstvo opotrebenia je 5-10-krát menšie ako v prípade všeobecných výrobkov azbestu alebo vrkočov F-4.
(3) Dobrá tepelná vodivosť a tepelná odolnosť.
Plasty vystužené uhlíkom majú dobrú tepelnú vodivosť a teplo generované trením sa ľahko rozptýli. Interiér nie je ľahké prehriať a skladovať teplo a dá sa použiť ako dynamický tesniaci materiál. Vo vzduchu môže fungovať stabilne v teplotnom rozsahu -120 ~ 350 ° C. So znížením obsahu alkalických kovov v uhlíkových vláknach sa môže teplota servisu ďalej zvýšiť. V inertnom plyne môže jej prispôsobiteľná teplota dosiahnuť asi 2000 ° C a vydrží ostré zmeny v chladu a teple.
(4) Dobrý odpor vibrácií.
Nie je ľahké rezonovať alebo flutter a je tiež vynikajúcim materiálom na zníženie vibrácií a zníženie hluku.
Výhody CFRP
1. Ľahká hmotnosť
Tradičné plasty zosilnené sklenenými vláknami používajú kontinuálne sklenené vlákna a 70% sklenené vlákna (hmotnosť skla/celková hmotnosť) a zvyčajne majú hustotu 0,065 libier na kubický palec. Kompozit CFRP s rovnakou 70% hmotnosťou vlákna má zvyčajne hustotu 0,055 libier na kubický palec.
2. Vysoká pevnosť
Aj keď sú polyméry vystužené uhlíkom zosilnené ľahké, kompozity CFRP majú vyššiu pevnosť a vyššiu tuhosť na jednotku hmotnosti ako kompozity sklenených vlákien. V porovnaní s kovovými materiálmi je táto výhoda zrejmejšia.
Nevýhody CFRP
1. Vysoké náklady
Výrobné náklady na plast zosilnený uhlíkovými vláknami sú neúnosné. Ceny z uhlíkových vlákien sa môžu dramaticky líšiť v závislosti od súčasných trhových podmienok (ponuka a dopyt), typu uhlíkových vlákien (letectvo verzus komerčný stupeň) a veľkosti zväzku vlákien. Na základe libry za libru môže byť panenské uhlíkové vlákna 5 až 25-krát drahšie ako sklenené vlákno. Tento rozdiel je ešte väčší pri porovnaní ocele s CFRP.
2. Vodivosť
Toto je výhoda a nevýhoda kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien. Závisí to od aplikácie. Uhlíkové vlákna sú extrémne vodivé a sklenené vlákna sú izolačné. Mnoho výrobkov používa sklolaminát namiesto uhlíkových vlákien alebo kovu, pretože vyžadujú prísnu izoláciu. Pri výrobe verejných služieb si veľa výrobkov vyžaduje použitie sklenených vlákien.
Použitie plastových z uhlíkových vlákien
Aplikácie polyméru vystuženého z uhlíkových vlákien sú v živote široké, od mechanických častí po vojenské materiály.
(1)ako tesnenie
Materiál PTFE zosilňovaný z uhlíkových vlákien sa môže vyrobiť do korózie odolných, odolných voči opotrebovaniu a baleniu rezistentným na opotrebenie. Pri použití na statické tesnenie je služobná celá dlhšia, viac ako 10-krát dlhšia ako životnosť všeobecného balenia azbestu s olejom. Dokáže udržiavať tesniaci výkon pri zmenách zaťaženia a rýchleho chladenia a rýchleho zahrievania. A keďže materiál neobsahuje korozívne látky, na kovu sa nevyskytuje žiadna korózia jamiek.
(2)ako mletie
Na základe osobitných účelov sa môže použiť ako ložiská, ozubené kolesá a piestové krúžky. Ako napríklad mazacie ložiská bez oleja pre letecké prístroje a páskové záznamy, mazané prevodové stupne bez oleja pre lokomotívy prenosu elektrickej prevodovky (na zabránenie nehodám spôsobeným únikom oleja), mazacích piestových krúžkov bez oleja na kompresoroch na kompresoroch atď.
(3) ako konštrukčné materiály pre letecký priestor, letectvo a rakety. Prvýkrát sa použil vo výrobe lietadiel na zníženie hmotnosti lietadla a na zlepšenie účinnosti letu. Používa sa tiež v chemickom, ropnom, elektrickom výkone, strojových zariadeniach a iných odvetviach ako rotačné alebo recipročné dynamické tesnenie alebo rôzne statické tesniace materiály.
Zhengxi je profesionáltováreň na hydraulický továreň v Číne, poskytovanie vysokej Quliatykompozitný hydraulický lisna vytvorenie produktov CFRP.
Čas príspevku: máj-25-2023
