CFRP యొక్క అల్టిమేట్ గైడ్: కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్/పాలిమర్

గ్లాస్ ఫైబర్-రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్స్, కార్బన్ ఫైబర్-రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్స్, బోరాన్ ఫైబర్-రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్స్ మొదలైన వాటితో పాటు, మిశ్రమ పదార్థాల నిరంతర అభివృద్ధితో. కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ పాలిమర్ కాంపోజిట్స్ (సిఎఫ్‌ఆర్‌పి) తేలికైన మరియు బలమైన పదార్థాలు, ఇవి మన దైనందిన జీవితంలో మనం ఉపయోగించే అనేక ఉత్పత్తులను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి. ఇది కార్బన్ ఫైబర్స్ ను ప్రధాన నిర్మాణాత్మక అంశంగా ఉపయోగించే ఫైబర్-రీన్ఫోర్స్డ్ కాంపోజిట్ పదార్థాలను వివరించడానికి ఉపయోగించే పదం.

కంటెంట్ పట్టిక:

1. కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ పాలిమర్ నిర్మాణం
2. కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క అచ్చు పద్ధతి రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్
3. కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క లక్షణాలు రీన్ఫోర్స్డ్ పాలిమర్
4. CFRP యొక్క ప్రయోజనాలు
5. CFRP యొక్క ప్రతికూలతలు
6. కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్ ఉపయోగాలు

కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ పాలిమర్ నిర్మాణం

కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్ అనేది కార్బన్ ఫైబర్ పదార్థాలను ఒక నిర్దిష్ట దిశలో అమర్చడం ద్వారా మరియు బంధిత పాలిమర్ పదార్థాలను ఉపయోగించడం ద్వారా ఏర్పడిన పదార్థం. కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క వ్యాసం చాలా సన్నగా ఉంటుంది, సుమారు 7 మైక్రాన్లు, కానీ దాని బలం చాలా ఎక్కువ.

కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ కాంపోజిట్ మెటీరియల్ యొక్క అత్యంత ప్రాథమిక భాగం యూనిట్ కార్బన్ ఫైబర్ ఫిలమెంట్. కార్బన్ ఫిలమెంట్ యొక్క ప్రాథమిక ముడి పదార్థం ప్రిపోలిమర్ పాలియాక్రిలోనిట్రైల్ (పాన్), రేయాన్ లేదా పెట్రోలియం పిచ్. కార్బన్ ఫైబర్ భాగాలకు రసాయన మరియు యాంత్రిక పద్ధతుల ద్వారా కార్బన్ ఫిలమెంట్స్ కార్బన్ ఫైబర్ బట్టలుగా తయారు చేయబడతాయి.

బైండింగ్ పాలిమర్ సాధారణంగా ఎపోక్సీ వంటి థర్మోసెట్టింగ్ రెసిన్. పాలీ వినైల్ అసిటేట్ లేదా నైలాన్ వంటి ఇతర థర్మోసెట్‌లు లేదా థర్మోప్లాస్టిక్ పాలిమర్‌లను కొన్నిసార్లు ఉపయోగిస్తారు. కార్బన్ ఫైబర్‌లతో పాటు, మిశ్రమాలలో అరామిడ్ క్యూ, అల్ట్రా-హై మాలిక్యులర్ వెయిట్ పాలిథిలిన్, అల్యూమినియం లేదా గ్లాస్ ఫైబర్స్ కూడా ఉంటాయి. తుది కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తి యొక్క లక్షణాలు బాండింగ్ మాతృకలో ప్రవేశపెట్టిన సంకలనాల రకం ద్వారా కూడా ప్రభావితమవుతాయి.

కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క అచ్చు పద్ధతి రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్

కార్బన్ ఫైబర్ ఉత్పత్తులు వేర్వేరు ప్రక్రియల కారణంగా ప్రధానంగా భిన్నంగా ఉంటాయి. కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ పాలిమర్ పదార్థాలను రూపొందించడానికి అనేక పద్ధతులు ఉన్నాయి.

1. హ్యాండ్ లే-అప్ పద్ధతి

పొడి పద్ధతి (ముందుగా తయారుచేసిన దుకాణం) మరియు తడి పద్ధతి (ఫైబర్ ఫాబ్రిక్ మరియు రెసిన్ వాడటానికి అతుక్కొని) గా విభజించబడింది. కుదింపు మోల్డింగ్ వంటి ద్వితీయ అచ్చు ప్రక్రియలలో ఉపయోగం కోసం ప్రిప్రెగ్‌లను సిద్ధం చేయడానికి హ్యాండ్ లే-అప్ కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ పద్ధతి ఏమిటంటే, కార్బన్ ఫైబర్ వస్త్రం యొక్క షీట్లు తుది ఉత్పత్తిని ఏర్పరుస్తాయి. ఫాబ్రిక్ ఫైబర్స్ యొక్క అమరిక మరియు నేతను ఎంచుకోవడం ద్వారా ఫలిత పదార్థం యొక్క బలం మరియు దృ ff త్వం లక్షణాలు ఆప్టిమైజ్ చేయబడతాయి. అచ్చు అప్పుడు ఎపోక్సీతో నిండి ఉంటుంది మరియు వేడి లేదా గాలితో నయమవుతుంది. ఈ తయారీ పద్ధతి తరచుగా ఇంజిన్ కవర్లు వంటి ఒత్తిడి లేని భాగాలకు ఉపయోగించబడుతుంది.

2. వాక్యూమ్ ఫార్మింగ్ పద్ధతి

లామినేటెడ్ ప్రిప్రెగ్ కోసం, అచ్చుకు దగ్గరగా ఉండటానికి మరియు ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం కింద నయం మరియు ఆకృతి చేయడానికి ఒక నిర్దిష్ట ప్రక్రియ ద్వారా ఒత్తిడిని వర్తింపజేయడం అవసరం. వాక్యూమ్ బ్యాగ్ పద్ధతి ఫార్మింగ్ బ్యాగ్ లోపలి భాగాన్ని ఖాళీ చేయడానికి వాక్యూమ్ పంప్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, తద్వారా బ్యాగ్ మరియు అచ్చు మధ్య ప్రతికూల పీడనం ఒత్తిడిని ఏర్పరుస్తుంది, తద్వారా మిశ్రమ పదార్థం అచ్చుకు దగ్గరగా ఉంటుంది.

వాక్యూమ్ బ్యాగ్ పద్ధతి ఆధారంగా, వాక్యూమ్ బ్యాగ్-ఆటోక్లేవ్ ఫార్మింగ్ పద్ధతి తరువాత తీసుకోబడింది. ఆటోక్లేవ్‌లు వాక్యూమ్ బ్యాగ్-మాత్రమే పద్ధతుల కంటే అధిక ఒత్తిడిని అందిస్తాయి మరియు వేడి నయం (సహజ క్యూరింగ్‌కు బదులుగా) నయం చేస్తాయి. ఇటువంటి భాగం మరింత కాంపాక్ట్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది, మెరుగైన ఉపరితల నాణ్యత, గాలి బుడగలను సమర్థవంతంగా తొలగించగలదు (బుడగలు భాగం యొక్క బలాన్ని బాగా ప్రభావితం చేస్తాయి), మరియు మొత్తం నాణ్యత ఎక్కువగా ఉంటుంది. వాస్తవానికి, వాక్యూమ్ బ్యాగింగ్ ప్రక్రియ మొబైల్ ఫోన్ ఫిల్మ్ అంటుకునేలా ఉంటుంది. గాలి బుడగలు తొలగించడం ఒక ప్రధాన పని.

3. కుదింపు అచ్చు పద్ధతి

కుదింపు అచ్చుభారీ ఉత్పత్తి మరియు భారీ ఉత్పత్తికి అనుకూలమైన అచ్చు పద్ధతి. అచ్చులు సాధారణంగా ఎగువ మరియు దిగువ భాగాలతో తయారు చేయబడతాయి, వీటిని మేము మగ అచ్చు మరియు ఆడ అచ్చు అని పిలుస్తాము. అచ్చు ప్రక్రియ ఏమిటంటే, ప్రిప్రెగ్స్‌తో చేసిన చాపను మెటల్ కౌంటర్ అచ్చులో ఉంచడం, మరియు నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం యొక్క చర్యలో, చాప అచ్చు కుహరంలో వేడి చేసి ప్లాస్టికైజ్ చేయబడి, ఒత్తిడిలో ప్రవహిస్తుంది మరియు అచ్చు కుహరాన్ని నింపుతుంది, ఆపై మరియు ఉత్పత్తులను పొందటానికి అచ్చు మరియు క్యూరింగ్. ఏదేమైనా, ఈ పద్ధతి మునుపటి వాటి కంటే ఎక్కువ ప్రారంభ ఖర్చును కలిగి ఉంది, ఎందుకంటే అచ్చుకు చాలా ఎక్కువ-ఖచ్చితమైన CNC మ్యాచింగ్ అవసరం.

4. వైండింగ్ అచ్చు

సంక్లిష్ట ఆకృతులు లేదా విప్లవం యొక్క ఆకారంలో ఉన్న భాగాల కోసం, ఫిలమెంట్‌ను మాండ్రెల్ లేదా కోర్ మీద మూసివేయడం ద్వారా ఒక ఫిలమెంట్ విండర్ ఈ భాగాన్ని తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. మూసివేసే తర్వాత పూర్తి నివారణ మరియు మాండ్రెల్‌ను తొలగించండి. ఉదాహరణకు, సస్పెన్షన్ సిస్టమ్స్‌లో ఉపయోగించే గొట్టపు ఉమ్మడి ఆయుధాలను ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి చేయవచ్చు.

5. రెసిన్ బదిలీ అచ్చు

రెసిన్ ట్రాన్స్ఫర్ మోల్డింగ్ (RTM) సాపేక్షంగా జనాదరణ పొందిన అచ్చు పద్ధతి. దీని ప్రాథమిక దశలు:
1. సిద్ధం చేసిన చెడ్డ కార్బన్ ఫైబర్ ఫాబ్రిక్ను అచ్చులో ఉంచండి మరియు అచ్చును మూసివేయండి.
2. ద్రవ థర్మోసెట్టింగ్ రెసిన్‌ను దానిలోకి ఇంజెక్ట్ చేయండి, రీన్ఫోర్సింగ్ పదార్థాన్ని కలిపండి మరియు నయం చేయండి.

కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క లక్షణాలు

(1) అధిక బలం మరియు మంచి స్థితిస్థాపకత.

కార్బన్ ఫైబర్ యొక్క నిర్దిష్ట బలం (అనగా, తన్యత బలం యొక్క నిష్పత్తి యొక్క నిష్పత్తి) ఉక్కు కంటే 6 రెట్లు మరియు అల్యూమినియం కంటే 17 రెట్లు. నిర్దిష్ట మాడ్యులస్ (అనగా, యంగ్ యొక్క మాడ్యులస్ యొక్క సాంద్రతకు నిష్పత్తి, ఇది ఒక వస్తువు యొక్క స్థితిస్థాపకతకు సంకేతం) ఉక్కు లేదా అల్యూమినియం కంటే 3 రెట్లు ఎక్కువ.

అధిక నిర్దిష్ట బలంతో, ఇది పెద్ద పని భారాన్ని భరించగలదు. దీని గరిష్ట పని ఒత్తిడి 350 kg/cm2 ను చేరుకోవచ్చు. అదనంగా, ఇది స్వచ్ఛమైన F-4 మరియు దాని braid కన్నా మరింత సంపీడన మరియు స్థితిస్థాపకంగా ఉంటుంది.

(2) మంచి అలసట నిరోధకత మరియు దుస్తులు నిరోధకత.

దీని అలసట నిరోధకత ఎపోక్సీ రెసిన్ కంటే చాలా ఎక్కువ మరియు లోహ పదార్థాల కంటే ఎక్కువ. గ్రాఫైట్ ఫైబర్స్ స్వీయ-సరళమైనవి మరియు ఘర్షణ యొక్క చిన్న గుణకాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ధరించే మొత్తం సాధారణ ఆస్బెస్టాస్ ఉత్పత్తులు లేదా ఎఫ్ -4 బ్రెయిడ్ల కంటే 5-10 రెట్లు చిన్నది.

(3) మంచి ఉష్ణ వాహకత మరియు ఉష్ణ నిరోధకత.

కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్స్ మంచి ఉష్ణ వాహకతను కలిగి ఉంటాయి మరియు ఘర్షణ ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే వేడి సులభంగా వెదజల్లుతుంది. లోపలి భాగాన్ని వేడెక్కడం మరియు నిల్వ చేయడం అంత సులభం కాదు మరియు డైనమిక్ సీలింగ్ పదార్థంగా ఉపయోగించవచ్చు. గాలిలో, ఇది -120 ~ 350 ° C ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో స్థిరంగా పనిచేస్తుంది. కార్బన్ ఫైబర్‌లో ఆల్కలీ మెటల్ కంటెంట్ తగ్గడంతో, సేవా ఉష్ణోగ్రత మరింత పెంచవచ్చు. జడ వాయువులో, దాని అనువర్తన యోగ్యమైన ఉష్ణోగ్రత సుమారు 2000 ° C కి చేరుకుంటుంది మరియు ఇది చలి మరియు వేడిలో పదునైన మార్పులను తట్టుకోగలదు.

(4) మంచి వైబ్రేషన్ నిరోధకత.

ఇది ప్రతిధ్వనించడం లేదా అల్లాడు చేయడం అంత సులభం కాదు, మరియు ఇది వైబ్రేషన్ తగ్గింపు మరియు శబ్దం తగ్గింపుకు కూడా ఒక అద్భుతమైన పదార్థం.

CFRP యొక్క ప్రయోజనాలు

1. తక్కువ బరువు

సాంప్రదాయ గ్లాస్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్స్ నిరంతర గ్లాస్ ఫైబర్స్ మరియు 70% గ్లాస్ ఫైబర్స్ (గ్లాస్ బరువు/మొత్తం బరువు) మరియు సాధారణంగా క్యూబిక్ అంగుళానికి 0.065 పౌండ్ల సాంద్రత కలిగి ఉంటాయి. అదే 70% ఫైబర్ బరువు కలిగిన CFRP మిశ్రమం సాధారణంగా క్యూబిక్ అంగుళానికి 0.055 పౌండ్ల సాంద్రత కలిగి ఉంటుంది.

2. అధిక బలం

కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ పాలిమర్లు తేలికైనవి అయినప్పటికీ, CFRP మిశ్రమాలు గ్లాస్ ఫైబర్ మిశ్రమాల కంటే యూనిట్ బరువుకు అధిక బలం మరియు అధిక దృ ff త్వం కలిగి ఉంటాయి. లోహ పదార్థాలతో పోలిస్తే, ఈ ప్రయోజనం మరింత స్పష్టంగా ఉంది.

CFRP యొక్క ప్రతికూలతలు

1. అధిక ఖర్చు

కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్ ఉత్పత్తి ఖర్చు నిషేధించబడింది. ప్రస్తుత మార్కెట్ పరిస్థితులు (సరఫరా మరియు డిమాండ్), కార్బన్ ఫైబర్ (ఏరోస్పేస్ వర్సెస్ కమర్షియల్ గ్రేడ్) మరియు ఫైబర్ బండిల్ యొక్క పరిమాణాన్ని బట్టి కార్బన్ ఫైబర్ ధరలు గణనీయంగా మారవచ్చు. పౌండ్-ఫర్-పౌండ్ ప్రాతిపదికన, వర్జిన్ కార్బన్ ఫైబర్ గ్లాస్ ఫైబర్ కంటే 5 నుండి 25 రెట్లు ఎక్కువ ఖరీదైనది. ఉక్కును CFRP తో పోల్చినప్పుడు ఈ వ్యత్యాసం మరింత ఎక్కువగా ఉంటుంది.
2. వాహకత
ఇది కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమ పదార్థాల ప్రయోజనం మరియు ప్రతికూలత. ఇది అప్లికేషన్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. కార్బన్ ఫైబర్స్ చాలా వాహక మరియు గాజు ఫైబర్స్ ఇన్సులేటింగ్. చాలా ఉత్పత్తులు కార్బన్ ఫైబర్ లేదా లోహానికి బదులుగా ఫైబర్గ్లాస్ ఉపయోగిస్తాయి ఎందుకంటే వాటికి కఠినమైన ఇన్సులేషన్ అవసరం. యుటిలిటీస్ ఉత్పత్తిలో, అనేక ఉత్పత్తులకు గాజు ఫైబర్స్ వాడకం అవసరం.

కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్ ఉపయోగాలు

కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ పాలిమర్ యొక్క అనువర్తనాలు యాంత్రిక భాగాల నుండి సైనిక పదార్థాల వరకు జీవితంలో విస్తృతంగా ఉన్నాయి.

(1)సీలింగ్ ప్యాకింగ్ వలె
కార్బన్ ఫైబర్ రీన్ఫోర్స్డ్ పిటిఎఫ్‌ఇ పదార్థాన్ని తుప్పు-నిరోధక, దుస్తులు-నిరోధక మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత-నిరోధక సీలింగ్ రింగులు లేదా ప్యాకింగ్‌గా తయారు చేయవచ్చు. స్టాటిక్ సీలింగ్ కోసం ఉపయోగించినప్పుడు, సేవా జీవితం పొడవుగా ఉంటుంది, సాధారణ చమురు-ఇడ్చెర్డ్ ఆస్బెస్టాస్ ప్యాకింగ్ కంటే 10 రెట్లు ఎక్కువ. ఇది లోడ్ మార్పులు మరియు వేగవంతమైన శీతలీకరణ మరియు వేగవంతమైన తాపన కింద సీలింగ్ పనితీరును నిర్వహించగలదు. మరియు పదార్థంలో తినివేయు పదార్థాలు లేనందున, లోహంపై పిట్టింగ్ తుప్పు జరగదు.

(2)గ్రౌండింగ్ భాగాలుగా
దాని స్వీయ-సరళమైన లక్షణాలను ఉపయోగించుకుని, దీనిని బేరింగ్లు, గేర్లు మరియు పిస్టన్ రింగులుగా ప్రత్యేక ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించవచ్చు. విమానయాన పరికరాలు మరియు టేప్ రికార్డర్‌ల కోసం చమురు రహిత సరళత బేరింగ్‌లు, ఎలక్ట్రిక్ ట్రాన్స్మిషన్ డీజిల్ లోకోమోటివ్‌ల కోసం చమురు లేని సరళత గేర్లు (చమురు లీకేజీ వల్ల కలిగే ప్రమాదాలను నివారించడానికి), కంప్రెషర్లపై చమురు లేని సరళత పిస్టన్ రింగులు మొదలైనవి. అదనంగా, ఇది ఆహార పదార్థాల యొక్క స్లైడింగ్ బేరింగ్స్ మరియు సీల్స్యూటిస్ యొక్క ప్రయోజనాలను కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

(3) ఏరోస్పేస్, ఏవియేషన్ మరియు క్షిపణుల నిర్మాణ పదార్థాలుగా. విమానం యొక్క బరువును తగ్గించడానికి మరియు విమాన సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి ఇది మొదట విమాన తయారీలో ఉపయోగించబడింది. దీనిని రసాయన, పెట్రోలియం, విద్యుత్ శక్తి, యంత్రాలు మరియు ఇతర పరిశ్రమలలో రోటరీ లేదా రెసిప్రొకేటింగ్ డైనమిక్ సీల్ లేదా వివిధ స్టాటిక్ సీల్ పదార్థాలుగా కూడా ఉపయోగిస్తారు.

జెంగ్క్సీ ఒక ప్రొఫెషనల్చైనాలో హైడ్రాలిక్ ప్రెస్ ఫ్యాక్టరీ, అధిక-ఖులియాటీని అందించడంమిశ్రమ హైడ్రాలిక్ ప్రెస్CFRP ఉత్పత్తులను రూపొందించడానికి.