Mwongozo wa mwisho wa CFRP: nyuzi za kaboni zilizoimarishwa/polymer

Pamoja na ukuaji endelevu wa vifaa vyenye mchanganyiko, pamoja na plastiki iliyoimarishwa na glasi, plastiki iliyoimarishwa ya kaboni, plastiki iliyoimarishwa ya boroni, nk imeonekana. Kaboni Fiber iliyoimarishwa polymer Composites (CFRP) ni nyepesi na vifaa vyenye nguvu ambavyo hutumiwa kutengeneza bidhaa nyingi ambazo tunatumia katika maisha yetu ya kila siku. Ni neno linalotumika kuelezea vifaa vya mchanganyiko vilivyoimarishwa vya nyuzi ambavyo hutumia nyuzi za kaboni kama sehemu kuu ya kimuundo.

Jedwali la Yaliyomo:

1. Muundo wa polymer ya kaboni iliyoimarishwa
2. Njia ya ukingo wa plastiki iliyoimarishwa ya kaboni
3. Mali ya polymer ya kaboni iliyoimarishwa
4. Manufaa ya CFRP
5. Ubaya wa CFRP
6. Matumizi ya plastiki ya kaboni iliyoimarishwa

Muundo wa polymer ya kaboni iliyoimarishwa

Plastiki iliyoimarishwa ya kaboni ni nyenzo inayoundwa na kupanga vifaa vya nyuzi za kaboni katika mwelekeo fulani na kutumia vifaa vya polymer vilivyofungwa. Kipenyo cha nyuzi za kaboni ni nyembamba sana, karibu 7 microns, lakini nguvu yake ni kubwa sana.

Sehemu ya msingi zaidi ya vifaa vya kaboni iliyoimarishwa ya kaboni ni filimbi ya kaboni. Malighafi ya msingi ya filimbi ya kaboni ni prepolymer polyacrylonitrile (PAN), rayon, au lami ya mafuta. Filamu za kaboni basi hufanywa kuwa vitambaa vya nyuzi za kaboni na njia za kemikali na mitambo kwa sehemu za nyuzi za kaboni.

Polymer inayofunga kawaida ni resin ya thermosetting kama vile epoxy. Thermosets zingine au polima za thermoplastic wakati mwingine hutumiwa, kama polyvinyl acetate au nylon. Mbali na nyuzi za kaboni, composites pia inaweza kuwa na aramid Q, polyethilini ya uzito wa juu, alumini, au nyuzi za glasi. Sifa ya bidhaa ya mwisho ya kaboni ya kaboni pia inaweza kuathiriwa na aina ya viongezeo vilivyoletwa kwenye matrix ya dhamana.

Njia ya ukingo wa plastiki iliyoimarishwa ya kaboni

Bidhaa za nyuzi za kaboni ni tofauti hasa kwa sababu ya michakato tofauti. Kuna njia nyingi za kuunda vifaa vya polymer ya kaboni iliyoimarishwa.

1. Njia ya kuweka-up

Imegawanywa katika njia kavu (duka iliyoandaliwa tayari) na njia ya mvua (kitambaa cha nyuzi na resin glued kutumia). Kuweka mkono pia hutumiwa kuandaa prepregs kwa matumizi katika michakato ya ukingo wa sekondari kama vile ukingo wa compression. Njia hii ndio ambapo shuka za kitambaa cha kaboni hutiwa kwenye ukungu kuunda bidhaa ya mwisho. Sifa ya nguvu na ugumu wa nyenzo zinazosababishwa huboreshwa kwa kuchagua alignment na weave ya nyuzi za kitambaa. Mold hujazwa na epoxy na huponywa na joto au hewa. Njia hii ya utengenezaji mara nyingi hutumiwa kwa sehemu ambazo hazijasisitizwa, kama vile vifuniko vya injini.

2. Njia ya kutengeneza utupu

Kwa prepreg ya laminated, inahitajika kutumia shinikizo kupitia mchakato fulani kuifanya iwe karibu na ukungu na kuiponya na kuibadilisha chini ya joto fulani na shinikizo. Njia ya begi la utupu hutumia pampu ya utupu kuhamisha ndani ya begi inayounda ili shinikizo hasi kati ya begi na ukungu iwe shinikizo ili nyenzo zenye mchanganyiko ziko karibu na ukungu.

Kwa msingi wa njia ya begi la utupu, njia ya kutengeneza bag-autoclave ilitolewa baadaye. Autoclaves hutoa shinikizo kubwa na kuponya joto sehemu (badala ya kuponya asili) kuliko njia za utupu tu. Sehemu kama hiyo ina muundo wa kompakt zaidi, ubora bora wa uso, unaweza kuondoa vizuri Bubbles za hewa (Bubbles zitaathiri sana nguvu ya sehemu), na ubora wa jumla ni wa juu. Kwa kweli, mchakato wa kubeba utupu ni sawa na ile ya filamu ya simu ya rununu. Kuondoa Bubbles za hewa ni kazi kubwa.

3. Njia ya ukingo wa compression

Ukingo wa compressionni njia ya ukingo ambayo inafaa kwa uzalishaji wa wingi na uzalishaji wa misa. Mafuta kawaida hufanywa kwa sehemu za juu na za chini, ambazo tunaita ukungu wa kiume na ukungu wa kike. Mchakato wa ukingo ni kuweka kitanda kilichotengenezwa kwa prepregs ndani ya ukungu wa chuma, na chini ya hatua ya joto na shinikizo, mkeka huwashwa na kupakwa plastiki kwenye cavity ya ukungu, hutiririka chini ya shinikizo, na kujaza cavity ya ukungu, na kisha ukingo na kuponya kupata bidhaa. Walakini, njia hii ina gharama kubwa ya awali kuliko ile ya zamani, kwani ukungu unahitaji machining ya usahihi wa CNC.

4. Ukingo wa vilima

Kwa sehemu zilizo na maumbo tata au katika sura ya mwili wa mapinduzi, Winder ya Filament inaweza kutumika kufanya sehemu hiyo kwa kuweka filimbi kwenye mandrel au msingi. Baada ya vilima ni tiba kamili na uondoe mandrel. Kwa mfano, mikono ya pamoja ya tubular inayotumika katika mifumo ya kusimamishwa inaweza kufanywa kwa kutumia njia hii.

5. Resin uhamishaji ukingo

Uhamishaji wa Resin (RTM) ni njia maarufu ya ukingo. Hatua zake za msingi ni:
1. Weka kitambaa kibaya cha kaboni kilichoandaliwa kwenye ukungu na funga ukungu.
2. Ingiza sindano ya kioevu ndani yake, ingiza nyenzo za kuimarisha, na tiba.

Sifa ya polymer ya kaboni iliyoimarishwa

(1) Nguvu ya juu na elasticity nzuri.

Nguvu maalum (ambayo ni, uwiano wa nguvu tensile kwa wiani) wa nyuzi za kaboni ni mara 6 ya chuma na mara 17 ile ya alumini. Modulus maalum (ambayo ni, uwiano wa modulus ya Young kwa wiani, ambayo ni ishara ya elasticity ya kitu) ni zaidi ya mara 3 ya chuma au alumini.

Kwa nguvu maalum, inaweza kubeba mzigo mkubwa wa kufanya kazi. Shinikiza yake ya juu ya kufanya kazi inaweza kufikia kilo 350/cm2. Kwa kuongezea, ni ngumu zaidi na yenye nguvu kuliko F-4 safi na braid yake.

(2) Upinzani mzuri wa uchovu na upinzani wa kuvaa.

Upinzani wake wa uchovu ni kubwa zaidi kuliko ile ya resin ya epoxy na ya juu kuliko ile ya vifaa vya chuma. Nyuzi za grafiti zinajishughulisha na zina mgawo mdogo wa msuguano. Kiasi cha kuvaa ni mara 5 hadi 10 kuliko ile ya bidhaa za jumla za asbesto au f-4.

(3) Utaratibu mzuri wa mafuta na upinzani wa joto.

Plastiki zilizoimarishwa za kaboni zina ubora mzuri wa mafuta, na joto linalotokana na msuguano hutolewa kwa urahisi. Mambo ya ndani sio rahisi kuzidi na kuhifadhi joto na inaweza kutumika kama nyenzo ya kuziba yenye nguvu. Hewani, inaweza kufanya kazi kwa kiwango cha joto cha -120 ~ 350 ° C. Kwa kupunguzwa kwa yaliyomo ya chuma cha alkali kwenye nyuzi za kaboni, joto la huduma linaweza kuongezeka zaidi. Katika gesi ya inert, joto lake linaloweza kubadilika linaweza kufikia karibu 2000 ° C, na inaweza kuhimili mabadiliko makali katika baridi na joto.

(4) Upinzani mzuri wa vibration.

Sio rahisi kutuliza au kuteleza, na pia ni nyenzo bora kwa kupunguza vibration na kupunguza kelele.

Manufaa ya CFRP

1. Uzito mwepesi

Plastiki za jadi za glasi zilizoimarishwa hutumia nyuzi za glasi zinazoendelea na nyuzi 70% za glasi (uzito wa glasi/uzito jumla) na kawaida huwa na wiani wa pauni 0.065 kwa inchi ya ujazo. Mchanganyiko wa CFRP na uzani sawa wa nyuzi 70% kawaida huwa na wiani wa pauni 0.055 kwa inchi ya ujazo.

2. Nguvu za juu

Ingawa polima zilizoimarishwa za kaboni ni nyepesi, composites za CFRP zina nguvu ya juu na ugumu wa juu kwa kila uzito wa kitengo kuliko mchanganyiko wa glasi ya glasi. Ikilinganishwa na vifaa vya chuma, faida hii ni dhahiri zaidi.

Ubaya wa CFRP

1. Gharama kubwa

Gharama ya uzalishaji wa plastiki iliyoimarishwa ya kaboni ni marufuku. Bei ya nyuzi za kaboni zinaweza kutofautiana sana kulingana na hali ya soko la sasa (usambazaji na mahitaji), aina ya nyuzi za kaboni (kiwango cha aerospace dhidi ya daraja la kibiashara), na saizi ya kifungu cha nyuzi. Kwa msingi wa pound-kwa-pound, nyuzi za kaboni za bikira zinaweza kuwa ghali mara 5 hadi 25 kuliko nyuzi za glasi. Tofauti hii ni kubwa zaidi wakati wa kulinganisha chuma na CFRP.
2. Utaratibu
Hii ndio faida na ubaya wa vifaa vya kaboni nyuzi. Inategemea programu. Nyuzi za kaboni ni za kuvutia sana na nyuzi za glasi zinaingiza. Bidhaa nyingi hutumia fiberglass badala ya nyuzi za kaboni au chuma kwa sababu zinahitaji insulation ngumu. Katika utengenezaji wa huduma, bidhaa nyingi zinahitaji matumizi ya nyuzi za glasi.

Matumizi ya plastiki ya kaboni iliyoimarishwa

Matumizi ya polima ya kaboni iliyoimarishwa ni pana katika maisha, kutoka sehemu za mitambo hadi vifaa vya jeshi.

(1)kama kufunga muhuri
Vifaa vya PTFE vilivyoimarishwa vya kaboni vinaweza kufanywa ndani ya sugu ya kutu, sugu ya kuvaa, na pete za kuziba zenye joto-juu au upakiaji. Inapotumiwa kwa kuziba tuli, maisha ya huduma ni ndefu zaidi, zaidi ya mara 10 kuliko ile ya upakiaji wa asbestosi ya jumla ya mafuta. Inaweza kudumisha utendaji wa kuziba chini ya mabadiliko ya mzigo na baridi ya haraka na inapokanzwa haraka. Na kwa kuwa nyenzo hazina vitu vyenye kutu, hakuna kutu ya kutu itatokea kwenye chuma.

(2)kama sehemu za kusaga
Kutumia mali yake ya kujishughulisha, inaweza kutumika kama fani, gia, na pete za bastola kwa madhumuni maalum. Kama vile fani za mafuta zisizo na mafuta kwa vyombo vya anga na rekodi za mkanda, gia zisizo na mafuta zisizo na mafuta kwa vifaa vya dizeli vya umeme (ili kuzuia ajali zinazosababishwa na uvujaji wa mafuta), pete za mafuta zisizo na mafuta kwenye compressors, nk Kwa kuongeza, inaweza pia kutumika kama kuzaa au mihuri katika chakula na faida ya dawa kwa faida ya viwanda vya dawa.

(3) Kama vifaa vya muundo wa anga, anga, na makombora. Ilitumika kwa mara ya kwanza katika utengenezaji wa ndege kupunguza uzito wa ndege na kuboresha ufanisi wa ndege. Pia hutumiwa katika kemikali, petroli, nguvu ya umeme, mashine, na viwanda vingine kama muhuri wa mzunguko au kurudisha nguvu au vifaa anuwai vya muhuri.

Zhengxi ni mtaalamuKiwanda cha waandishi wa habari wa Hydraulic nchini China, kutoa juu-quliatyVyombo vya habari vya majimaji ya mchanganyikoKwa kuunda bidhaa za CFRP.