Med den kontinuerliga utvecklingen av kompositmaterial har förutom glasfiberarmerad plast, kolfiberarmerad plast, borfiberarmerad plast etc. dykt upp.Kolfiberförstärkta polymerkompositer (CFRP) är lätta och starka material som används för att tillverka många produkter som vi använder i vårt dagliga liv.Det är en term som används för att beskriva fiberförstärkta kompositmaterial som använder kolfibrer som den huvudsakliga strukturella komponenten.
Innehållsförteckning:
1. Kolfiberförstärkt polymerstruktur
2. Formningsmetoden för kolfiberförstärkt plast
3. Egenskaper för kolfiberförstärkt polymer
4. Fördelar med CFRP
5. Nackdelar med CFRP
6. Användning av kolfiberförstärkt plast
Kolfiberförstärkt polymerstruktur
Kolfiberarmerad plast är ett material som bildas genom att man arrangerar kolfibermaterial i en viss riktning och använder bundna polymermaterial.Kolfiberns diameter är extremt tunn, cirka 7 mikron, men dess styrka är extremt hög.
Den mest grundläggande beståndsdelen av kolfiberförstärkt kompositmaterial är kolfiberfilament.Den grundläggande råvaran för kolfilament är prepolymer polyakrylnitril (PAN), rayon eller petroleumbeck.Kolfilamenten görs sedan till kolfibertyger genom kemiska och mekaniska metoder för kolfiberdelar.
Den bindande polymeren är vanligtvis ett värmehärdande harts såsom epoxi.Andra härdplaster eller termoplastiska polymerer används ibland, såsom polyvinylacetat eller nylon.Förutom kolfibrer kan kompositer även innehålla aramid Q, polyeten med ultrahög molekylvikt, aluminium eller glasfibrer.Egenskaperna hos den slutliga kolfiberprodukten kan också påverkas av typen av tillsatser som införs i bindningsmatrisen.
Formningsmetoden för kolfiberförstärkt plast
Kolfiberprodukter är huvudsakligen olika på grund av olika processer.Det finns många metoder för att bilda kolfiberförstärkta polymermaterial.
1. Metod för handuppläggning
Uppdelad i torrmetoden (förberedd butik) och våtmetoden (fibertyg och harts limmade att använda).Handlay-up används också för att förbereda prepregs för användning i sekundära formningsprocesser såsom formpressning.Denna metod är där ark av kolfibertyg lamineras på en form för att bilda den slutliga produkten.Styrkan och styvhetsegenskaperna hos det resulterande materialet optimeras genom att välja inriktning och väv av tygfibrerna.Formen fylls sedan med epoxi och härdas med värme eller luft.Denna tillverkningsmetod används ofta för icke-stressade delar, såsom motorkåpor.
2. Vakuumformningsmetod
För den laminerade prepreg är det nödvändigt att applicera tryck genom en viss process för att göra den nära formen och för att härda och forma den under en viss temperatur och tryck.Vakuumpåsmetoden använder en vakuumpump för att evakuera insidan av formningspåsen så att undertrycket mellan påsen och formen bildar ett tryck så att kompositmaterialet är nära formen.
På basis av vakuumpåsmetoden härleddes metoden för bildande av vakuumpås-autoklav senare.Autoklaver ger högre tryck och värmehärdar delen (istället för naturlig härdning) än metoder med enbart vakuumpåsar.En sådan del har en mer kompakt struktur, bättre ytkvalitet, kan effektivt eliminera luftbubblor (bubblor kommer att kraftigt påverka delens styrka), och den totala kvaliteten är högre.Faktum är att processen med vakuumpåsar liknar den för mobiltelefonfilm som fastnar.Att eliminera luftbubblor är en stor uppgift.
3. Formpressningsmetod
Formpressningär en formningsmetod som bidrar till massproduktion och massproduktion.Formar är oftast gjorda av övre och nedre delar, som vi kallar hanmögel och en honform.Formningsprocessen är att lägga mattan gjord av prepregs i metall motformen, och under inverkan av viss temperatur och tryck värms mattan upp och plastas i formhåligheten, flyter under tryck och fyller formhålan och sedan Och gjutning och härdning för att få produkter.Denna metod har dock en högre initial kostnad än de tidigare, eftersom formen kräver mycket hög precision CNC-bearbetning.
4. Lindningsgjutning
För detaljer med komplexa former eller i form av en rotationskropp kan en filamentlindare användas för att tillverka delen genom att linda tråden på en dorn eller kärna.Efter att lindningen är fullständig härda och ta bort dornen.Till exempel kan rörformiga ledarmar som används i upphängningssystem tillverkas med denna metod.
5. Hartsöverföringsgjutning
Resin transfer molding (RTM) är en relativt populär formningsmetod.Dess grundläggande steg är:
1. Lägg det förberedda dåliga kolfibertyget i formen och stäng formen.
2. Injicera flytande härdplast i den, impregnera förstärkningsmaterialet och härda.
Egenskaper för kolfiberförstärkt polymer
(1) Hög hållfasthet och god elasticitet.
Den specifika hållfastheten (det vill säga förhållandet mellan draghållfasthet och densitet) för kolfiber är 6 gånger den för stål och 17 gånger den för aluminium.Den specifika modulen (det vill säga förhållandet mellan Youngs modul och densitet, vilket är ett tecken på ett föremåls elasticitet) är mer än 3 gånger den för stål eller aluminium.
Med hög specifik hållfasthet kan den bära en stor arbetsbelastning.Dess maximala arbetstryck kan nå 350 kg/cm2.Dessutom är den mer komprimerbar och fjädrande än ren F-4 och dess fläta.
(2) Bra utmattningsmotstånd och slitstyrka.
Dess utmattningsbeständighet är mycket högre än för epoxiharts och högre än för metallmaterial.Grafitfibrer är självsmörjande och har en liten friktionskoefficient.Mängden slitage är 5-10 gånger mindre än för vanliga asbestprodukter eller F-4-flätor.
(3) Bra värmeledningsförmåga och värmebeständighet.
Kolfiberarmerad plast har god värmeledningsförmåga, och värmen som genereras av friktion avleds lätt.Interiören är inte lätt att överhetta och lagra värme och kan användas som ett dynamiskt tätningsmaterial.I luften kan den fungera stabilt i temperaturområdet -120~350°C.Med minskningen av alkalimetallhalten i kolfiber kan drifttemperaturen höjas ytterligare.I en inert gas kan dess anpassningsbara temperatur nå cirka 2000°C, och den tål skarpa förändringar i kyla och värme.
(4) Bra vibrationsmotstånd.
Det är inte lätt att resonera eller fladdra, och det är också ett utmärkt material för vibrationsreducering och brusreducering.
Fördelar med CFRP
1. Lätt vikt
Traditionell glasfiberarmerad plast använder kontinuerliga glasfibrer och 70 % glasfibrer (glasvikt/totalvikt) och har vanligtvis en densitet på 0,065 pund per kubiktum.En CFRP-komposit med samma 70 % fibervikt har vanligtvis en densitet på 0,055 pund per kubiktum.
2. Hög styrka
Även om kolfiberförstärkta polymerer är lätta, har CFRP-kompositer högre styrka och högre styvhet per viktenhet än glasfiberkompositer.Jämfört med metallmaterial är denna fördel mer uppenbar.
Nackdelar med CFRP
1. Hög kostnad
Produktionskostnaden för kolfiberarmerad plast är oöverkomlig.Priserna på kolfiber kan variera dramatiskt beroende på rådande marknadsförhållanden (utbud och efterfrågan), typen av kolfiber (flyg och kommersiell kvalitet) och storleken på fiberbunten.På en pund-för-pund basis kan jungfrulig kolfiber vara 5 till 25 gånger dyrare än glasfiber.Denna skillnad är ännu större när man jämför stål med CFRP.
2. Konduktivitet
Detta är fördelen och nackdelen med kolfiberkompositmaterial.Det beror på applikationen.Kolfibrer är extremt ledande och glasfibrer är isolerande.Många produkter använder glasfiber istället för kolfiber eller metall eftersom de kräver strikt isolering.Vid tillverkning av verktyg kräver många produkter användning av glasfibrer.
Användning av kolfiberförstärkt plast
Användningen av kolfiberförstärkt polymer är bred i livet, från mekaniska delar till militära material.
(1)som tätningsförpackning
Kolfiberförstärkt PTFE-material kan göras till korrosionsbeständiga, nötningsbeständiga och högtemperaturbeständiga tätningsringar eller packningar.När den används för statisk tätning är livslängden längre, mer än 10 gånger längre än den för allmän oljenedsänkt asbestpackning.Det kan bibehålla tätningsprestanda under belastningsförändringar och snabb kylning och snabb uppvärmning.Och eftersom materialet inte innehåller frätande ämnen kommer ingen gropfrätning att uppstå på metallen.
(2)som slipdelar
Genom att använda sina självsmörjande egenskaper kan den användas som lager, växlar och kolvringar för speciella ändamål.Såsom oljefria smorda lager för flyginstrument och bandspelare, oljefria smorda växlar för eltransmissionsdiesellok (för att undvika olyckor orsakade av oljeläckage), oljefria smorda kolvringar på kompressorer etc. Dessutom kan den även användas som glidlager eller tätningar inom livsmedels- och läkemedelsindustrin genom att dra fördel av dess giftfria egenskaper.
(3) Som konstruktionsmaterial för flyg, flyg och missiler.Det användes först i flygplanstillverkning för att minska flygplanets vikt och förbättra flygeffektiviteten.Den används också i kemi-, petroleum-, elkrafts-, maskineri och andra industrier som en roterande eller fram- och återgående dynamisk tätning eller olika statiska tätningsmaterial.
Zhengxi är ett proffshydraulisk pressfabrik i Kina, ger hög kvalitethydraulisk kompositpressför framställning av CFRP-produkter.
Posttid: 25 maj 2023
