Me zhvillimin e vazhdueshëm të materialeve të përbëra, përveç plastikës së përforcuar me fibra qelqi, janë shfaqur plastika e përforcuar me fibra karboni, plastika e përforcuar me fibra bor etj.Kompozitet polimer të përforcuar me fibra karboni (CFRP) janë materiale të lehta dhe të forta që përdoren për të prodhuar shumë produkte që ne përdorim në jetën tonë të përditshme.Është një term që përdoret për të përshkruar materialet e përbëra të përforcuara me fibra që përdorin fibra karboni si përbërësin kryesor strukturor.
Tabela e Përmbajtjes:
1. Struktura polimer e përforcuar me fibra karboni
2. Metoda e formimit të plastikës së përforcuar me fibër karboni
3. Vetitë e polimerit të përforcuar me fibër karboni
4. Përparësitë e CFRP
5. Disavantazhet e CFRP
6. Përdorime plastike të përforcuara me fibra karboni
Struktura polimer e përforcuar me fibra karboni
Plastika e përforcuar me fibër karboni është një material i formuar nga rregullimi i materialeve me fibër karboni në një drejtim të caktuar dhe duke përdorur materiale polimer të lidhur.Diametri i fibrës së karbonit është jashtëzakonisht i hollë, rreth 7 mikron, por forca e tij është jashtëzakonisht e lartë.
Njësia më themelore përbërëse e materialit të përbërë të përforcuar me fibër karboni është filamenti i fibrës së karbonit.Lënda e parë bazë e filamentit të karbonit është poliakrilonitrili parapolimer (PAN), pëlhura prej fije artificiale ose katrani i naftës.Filamentet e karbonit bëhen më pas në pëlhura me fibra karboni me metoda kimike dhe mekanike për pjesët e fibrave të karbonit.
Polimeri lidhës është zakonisht një rrëshirë termoset si p.sh. epoksi.Ndonjëherë përdoren termoset të tjerë ose polimerë termoplastikë, të tillë si acetati polivinil ose najloni.Përveç fibrave të karbonit, kompozitat mund të përmbajnë edhe aramid Q, polietileni me peshë molekulare ultra të lartë, alumin ose fibra qelqi.Vetitë e produktit përfundimtar të fibrës së karbonit mund të ndikohen gjithashtu nga lloji i aditivëve të futur në matricën e lidhjes.
Metoda e formimit të plastikës së përforcuar me fibër karboni
Produktet e fibrave të karbonit janë kryesisht të ndryshme për shkak të proceseve të ndryshme.Ka shumë metoda për formimin e materialeve polimer të përforcuar me fibra karboni.
1. Metoda e shtrirjes së dorës
Ndahet në metodën e thatë (dyqan i përgatitur paraprakisht) dhe metodën e lagësht (pëlhurë me fibra dhe rrëshirë të ngjitur për t'u përdorur).Shtrimi i dorës përdoret gjithashtu për të përgatitur parapregat për përdorim në proceset e formimit dytësor siç është formimi me ngjeshje.Kjo metodë është ajo ku fletët e leckës me fibër karboni laminohen në një kallëp për të formuar produktin përfundimtar.Vetitë e fortësisë dhe ngurtësisë së materialit që rezulton optimizohen duke zgjedhur shtrirjen dhe thurjen e fibrave të pëlhurës.Më pas kallëpi mbushet me epoksi dhe trajtohet me nxehtësi ose ajër.Kjo metodë prodhimi përdoret shpesh për pjesët pa stres, siç janë mbulesat e motorit.
2. Metoda e formimit me vakum
Për prepregën e laminuar, është e nevojshme të ushtrohet presion përmes një procesi të caktuar për ta afruar kallëpin dhe për ta kuruar dhe formuar nën një temperaturë dhe presion të caktuar.Metoda e qeseve me vakum përdor një pompë vakum për të evakuuar pjesën e brendshme të qeses formuese në mënyrë që presioni negativ midis qeses dhe kallëpit të formojë një presion në mënyrë që materiali i përbërë të jetë afër kallëpit.
Në bazë të metodës së qeseve me vakum, metoda e formimit të qeseve vakum-autoklavë u përftua më vonë.Autoklavat sigurojnë presione më të larta dhe shërojnë pjesën me nxehtësi (në vend të kurimit natyral) sesa metodat vetëm me qese me vakum.Një pjesë e tillë ka një strukturë më kompakte, cilësi më të mirë të sipërfaqes, mund të eliminojë në mënyrë efektive flluskat e ajrit (flluska do të ndikojnë shumë në forcën e pjesës), dhe cilësia e përgjithshme është më e lartë.Në fakt, procesi i thasjeve me vakum është i ngjashëm me atë të ngjitjes së filmit të celularit.Eliminimi i flluskave të ajrit është një detyrë kryesore.
3. Metoda e derdhjes me ngjeshje
Formimi me ngjeshjeështë një metodë formimi që është e favorshme për prodhimin në masë dhe prodhimin masiv.Kallëpet zakonisht bëhen nga pjesët e sipërme dhe të poshtme, të cilat i quajmë myk mashkullor dhe myk femëror.Procesi i formimit është që tapeti i bërë nga parapregat të vendoset në kallëpin e banakut metalik dhe nën veprimin e temperaturës dhe presionit të caktuar, petku nxehet dhe plastikohet në zgavrën e kallëpit, rrjedh nën presion dhe mbush zgavrën e kallëpit dhe më pas. Dhe formimi dhe kurimi për të marrë produkte.Sidoqoftë, kjo metodë ka një kosto fillestare më të lartë se ato të mëparshme, pasi kallëpi kërkon përpunim CNC me saktësi shumë të lartë.
4. Derdhja me dredha-dredha
Për pjesët me forma komplekse ose në formën e një trupi rrotullues, mund të përdoret një mbështjellës filamenti për të bërë pjesën duke mbështjellë filamentin në një mandrel ose bërthamë.Pasi dredha-dredha të jetë shëruar plotësisht dhe hiqni mandrelin.Për shembull, krahët e nyjeve tubulare të përdorura në sistemet e pezullimit mund të bëhen duke përdorur këtë metodë.
5. Rrëshirë Transferim derdhur
Formimi i transferimit të rrëshirës (RTM) është një metodë formimi relativisht e njohur.Hapat e tij bazë janë:
1. Vendoseni pëlhurën e përgatitur me fibër karboni të keqe në kallëp dhe mbylleni kallëpin.
2. Injektoni në të rrëshirë të lëngshme termofikse, ngopeni materialin përforcues dhe kuroni.
Karakteristikat e polimerit të përforcuar me fibra karboni
(1) Fortësi e lartë dhe elasticitet i mirë.
Forca specifike (d.m.th., raporti i forcës në tërheqje me densitetin) e fibrës së karbonit është 6 herë ajo e çelikut dhe 17 herë ajo e aluminit.Moduli specifik (d.m.th., raporti i modulit të Young-it me densitetin, që është një shenjë e elasticitetit të një objekti) është më shumë se 3 herë ai i çelikut ose aluminit.
Me forcë të lartë specifike, mund të përballojë një ngarkesë të madhe pune.Presioni maksimal i tij i punës mund të arrijë 350 kg/cm2.Përveç kësaj, është më i ngjeshshëm dhe më elastik se F-4 i pastër dhe gërsheti i tij.
(2) Rezistencë e mirë ndaj lodhjes dhe rezistencë ndaj konsumit.
Rezistenca e saj ndaj lodhjes është shumë më e lartë se ajo e rrëshirës epoksi dhe më e lartë se ajo e materialeve metalike.Fijet e grafitit janë vetëlubrifikuese dhe kanë një koeficient të vogël fërkimi.Sasia e konsumimit është 5-10 herë më e vogël se ajo e produkteve të përgjithshme të asbestit ose gërshetat F-4.
(3) Përçueshmëri e mirë termike dhe rezistencë ndaj nxehtësisë.
Plastika e përforcuar me fibër karboni ka përçueshmëri të mirë termike dhe nxehtësia e krijuar nga fërkimi shpërndahet lehtësisht.Pjesa e brendshme nuk është e lehtë për tu mbinxehur dhe për të ruajtur nxehtësinë dhe mund të përdoret si një material izolues dinamik.Në ajër, mund të funksionojë në mënyrë të qëndrueshme në intervalin e temperaturës -120~350°C.Me reduktimin e përmbajtjes së metaleve alkali në fibër karboni, temperatura e shërbimit mund të rritet më tej.Në një gaz inert, temperatura e tij e adaptueshme mund të arrijë rreth 2000 ° C dhe mund t'i rezistojë ndryshimeve të mprehta në të ftohtë dhe në nxehtësi.
(4) Rezistencë e mirë ndaj dridhjeve.
Nuk është e lehtë për të rezonuar apo rrahur, dhe është gjithashtu një material i shkëlqyer për reduktimin e dridhjeve dhe zvogëlimin e zhurmës.
Përparësitë e CFRP
1. Peshë e lehtë
Plastika tradicionale e përforcuar me fibra qelqi përdorin fibra xhami të vazhdueshme dhe 70% fibra qelqi (pesha e qelqit/pesha totale) dhe zakonisht kanë një densitet prej 0.065 paund për inç kub.Një përbërje CFRP me të njëjtën peshë fibër 70% zakonisht ka një densitet prej 0,055 paund për inç kub.
2. Forca e lartë
Megjithëse polimerët e përforcuar me fibra karboni janë të lehta, kompozitat CFRP kanë forcë më të lartë dhe ngurtësi më të lartë për njësi peshë sesa kompozitat me fibra qelqi.Krahasuar me materialet metalike, ky avantazh është më i dukshëm.
Disavantazhet e CFRP
1. Kosto e lartë
Kostoja e prodhimit të plastikës së përforcuar me fibra karboni është e padurueshme.Çmimet e fibrave të karbonit mund të ndryshojnë në mënyrë dramatike në varësi të kushteve aktuale të tregut (ofertës dhe kërkesës), llojit të fibrës së karbonit (hapësirës ajrore kundrejt shkallës komerciale) dhe madhësisë së paketës së fibrave.Në bazë paund për kile, fibra karboni e virgjër mund të jetë 5 deri në 25 herë më e shtrenjtë se fibra qelqi.Ky ndryshim është edhe më i madh kur krahasohet çeliku me CFRP.
2. Përçueshmëria
Ky është avantazhi dhe disavantazhi i materialeve të përbërë nga fibra karboni.Kjo varet nga aplikimi.Fijet e karbonit janë jashtëzakonisht përçuese dhe fijet e qelqit janë izoluese.Shumë produkte përdorin tekstil me fije qelqi në vend të fibrave të karbonit ose metalit sepse kërkojnë izolim të rreptë.Në prodhimin e shërbimeve, shumë produkte kërkojnë përdorimin e fibrave të qelqit.
Përdorimet e plastikës të përforcuar me fibër karboni
Aplikimet e polimerit të përforcuar me fibra karboni janë të gjera në jetë, nga pjesët mekanike te materialet ushtarake.
(1)si paketim mbyllës
Materiali PTFE i përforcuar me fibra karboni mund të bëhet në unaza ose ambalazhe izoluese rezistente ndaj korrozionit, rezistente ndaj konsumit dhe rezistente ndaj temperaturës së lartë.Kur përdoret për vulosje statike, jeta e shërbimit është më e gjatë, më shumë se 10 herë më e gjatë se ajo e ambalazhit të përgjithshëm të zhytur në vaj.Mund të ruajë performancën e vulosjes nën ndryshimet e ngarkesës dhe ftohjen e shpejtë dhe ngrohjen e shpejtë.Dhe meqenëse materiali nuk përmban substanca gërryese, nuk do të ndodhë korrozioni me gropë në metal.
(2)si pjesë bluarëse
Duke shfrytëzuar vetitë e tij vetëlubrifikuese, mund të përdoret si kushineta, ingranazhe dhe unaza pistoni për qëllime të veçanta.Të tilla si kushinetat e lubrifikuara pa vaj për instrumentet e aviacionit dhe magnetofonët, ingranazhet e lubrifikuara pa vaj për lokomotivat me naftë të transmisionit elektrik (për të shmangur aksidentet e shkaktuara nga rrjedhja e vajit), unazat e pistonit të lubrifikuar pa vaj në kompresorë, etj. Përveç kësaj, mund të të përdoret gjithashtu si kushineta rrëshqitëse ose vula në industrinë ushqimore dhe farmaceutike duke përfituar nga karakteristikat e tij jo toksike.
(3) Si materiale strukturore për hapësirën ajrore, aviacionin dhe raketat.Fillimisht u përdor në prodhimin e avionëve për të zvogëluar peshën e avionit dhe për të përmirësuar efikasitetin e fluturimit.Përdoret gjithashtu në kimikate, naftë, energji elektrike, makineri dhe industri të tjera si një vulë dinamike rrotulluese ose reciproke ose materiale të ndryshme vulosëse statike.
Zhengxi është një profesionistfabrika e shtypjes hidraulike në Kinë, duke ofruar cilësi të lartëpresa hidraulike e përbërëpër formimin e produkteve CFRP.
Koha e postimit: Maj-25-2023
