Met die voortdurende ontwikkeling van saamgestelde materiale, het, benewens glasveselversterkte plastiek, ook koolstofveselversterkte plastiek, boorveselversterkte plastiek, ens. verskyn. Koolstofveselversterkte polimeerkomposiete (CFRP) is liggewig en sterk materiale wat gebruik word om baie produkte te vervaardig wat ons in ons daaglikse lewens gebruik. Dit is 'n term wat gebruik word om veselversterkte saamgestelde materiale te beskryf wat koolstofvesels as die hoofstrukturele komponent gebruik.
Inhoudsopgawe:
1. Koolstofveselversterkte polimeerstruktuur
2. Die gietmetode van koolstofveselversterkte plastiek
3. Eienskappe van Koolstofveselversterkte Polimeer
4. Voordele van CFRP
5. Nadele van CFRP
6. Gebruike van koolstofveselversterkte plastiek
Koolstofveselversterkte Polimeerstruktuur
Koolstofveselversterkte plastiek is 'n materiaal wat gevorm word deur koolstofveselmateriale in 'n sekere rigting te rangskik en gebonde polimeermateriale te gebruik. Die deursnee van koolstofvesel is uiters dun, ongeveer 7 mikron, maar die sterkte daarvan is uiters hoog.
Die mees basiese samestellende eenheid van koolstofveselversterkte saamgestelde materiaal is koolstofveselfilament. Die basiese rou materiaal van koolstoffilament is prepolimeer poliakrilonitriel (PAN), rayon, of petroleumpek. Die koolstoffilamente word dan deur chemiese en meganiese metodes vir koolstofveselonderdele in koolstofveselstowwe verwerk.
Die bindende polimeer is gewoonlik 'n termoherstellende hars soos epoksie. Ander termoherstellende of termoplastiese polimere word soms gebruik, soos polivinielasetaat of nylon. Benewens koolstofvesels kan komposiete ook aramied Q, ultrahoë molekulêre gewig poliëtileen, aluminium of glasvesels bevat. Die eienskappe van die finale koolstofveselproduk kan ook beïnvloed word deur die tipe bymiddels wat in die bindingsmatriks ingebring word.
Die gietmetode van koolstofveselversterkte plastiek
Koolstofveselprodukte verskil hoofsaaklik as gevolg van verskillende prosesse. Daar is baie metodes vir die vorming van koolstofveselversterkte polimeermateriale.
1. Handopleggingsmetode
Verdeel in die droë metode (voorbereide werkswinkel) en nat metode (veselstof en hars vasgeplak vir gebruik). Handopleg word ook gebruik om prepregs voor te berei vir gebruik in sekondêre gietprosesse soos kompressiegietwerk. Hierdie metode is waar velle koolstofveselstof op 'n vorm gelamineer word om die finale produk te vorm. Die sterkte- en styfheidseienskappe van die resulterende materiaal word geoptimaliseer deur die belyning en weefsel van die stofvesels te kies. Die vorm word dan met epoksie gevul en met hitte of lug gehard. Hierdie vervaardigingsmetode word dikwels gebruik vir nie-belaste onderdele, soos enjindeksels.
2. Vakuumvormingsmetode
Vir die gelamineerde prepreg is dit nodig om druk deur 'n sekere proses toe te pas om dit naby die vorm te maak en dit onder 'n sekere temperatuur en druk te verhard en te vorm. Die vakuumsakmetode gebruik 'n vakuumpomp om die binnekant van die vormsak te ontruim sodat die negatiewe druk tussen die sak en die vorm 'n druk vorm sodat die saamgestelde materiaal naby die vorm is.
Op grond van die vakuumsakmetode is die vakuumsak-outoklaaf-vormingsmetode later afgelei. Outoklawe bied hoër druk en hitte-uitharding van die onderdeel (in plaas van natuurlike uitharding) as slegs vakuumsakmetodes. So 'n onderdeel het 'n meer kompakte struktuur, beter oppervlakkwaliteit, kan lugborrels effektief uitskakel (borrels sal die sterkte van die onderdeel grootliks beïnvloed), en die algehele kwaliteit is hoër. Trouens, die proses van vakuumsakverpakking is soortgelyk aan dié van selfoonfilm-kleefmiddel. Die uitskakeling van lugborrels is 'n belangrike taak.
3. Kompressiegietmetode
Kompressievormingis 'n gietmetode wat bevorderlik is vir massaproduksie en massaproduksie. Vorms word gewoonlik gemaak van boonste en onderste dele, wat ons 'n manlike vorm en 'n vroulike vorm noem. Die gietproses is om die mat gemaak van prepregs in die metaal-tegenvorm te plaas, en onder die werking van 'n sekere temperatuur en druk word die mat in die vormholte verhit en geplastiseer, onder druk vloei, en die vormholte vul, en dan word dit gevorm en uitgehard om produkte te verkry. Hierdie metode het egter 'n hoër aanvanklike koste as die vorige, aangesien die vorm baie hoë-presisie CNC-bewerking benodig.
4. Windinggietwerk
Vir onderdele met komplekse vorms of in die vorm van 'n omwentelingsliggaam, kan 'n filamentwikkelaar gebruik word om die onderdeel te maak deur die filament op 'n doorn of kern te draai. Nadat die wikkeling volledig uitgehard is, verwyder die doorn. Byvoorbeeld, buisvormige verbindingsarms wat in veerstelsels gebruik word, kan met hierdie metode gemaak word.
5. Harsoordraggietwerk
Harsoordraggietwerk (RTM) is 'n relatief gewilde gietmetode. Die basiese stappe is:
1. Plaas die voorbereide slegte koolstofveselstof in die vorm en maak die vorm toe.
2. Spuit vloeibare termoverhardende hars daarin, impregneer die versterkingsmateriaal en verhard.
Eienskappe van koolstofveselversterkte polimeer
(1) Hoë sterkte en goeie elastisiteit.
Die spesifieke sterkte (dit wil sê die verhouding van treksterkte tot digtheid) van koolstofvesel is 6 keer dié van staal en 17 keer dié van aluminium. Die spesifieke modulus (dit wil sê die verhouding van Young se modulus tot digtheid, wat 'n teken is van die elastisiteit van 'n voorwerp) is meer as 3 keer dié van staal of aluminium.
Met hoë spesifieke sterkte kan dit 'n groot werklas dra. Die maksimum werkdruk kan 350 kg/cm2 bereik. Boonop is dit meer saampersbaar en veerkragtig as suiwer F-4 en sy vlegsel.
(2) Goeie moegheidsweerstand en slytasieweerstand.
Die moegheidsweerstand daarvan is baie hoër as dié van epoksiehars en hoër as dié van metaalmateriale. Grafietvesels is selfsmerend en het 'n klein wrywingskoëffisiënt. Die hoeveelheid slytasie is 5-10 keer kleiner as dié van algemene asbesprodukte of F-4-vlegsels.
(3) Goeie termiese geleidingsvermoë en hittebestandheid.
Koolstofveselversterkte plastiek het goeie termiese geleidingsvermoë, en die hitte wat deur wrywing gegenereer word, word maklik versprei. Die binnekant oorverhit nie maklik nie en stoor nie hitte nie en kan as 'n dinamiese seëlmateriaal gebruik word. In die lug kan dit stabiel werk in die temperatuurreeks van -120~350°C. Met die vermindering van die alkalimetaalinhoud in koolstofvesel kan die dienstemperatuur verder verhoog word. In 'n inerte gas kan die aanpasbare temperatuur ongeveer 2000°C bereik, en dit kan skerp veranderinge in koue en hitte weerstaan.
(4) Goeie vibrasiebestandheid.
Dit is nie maklik om te resoneer of te fladder nie, en dit is ook 'n uitstekende materiaal vir vibrasievermindering en geraasvermindering.
Voordele van CFRP
1. Liggewig
Tradisionele glasveselversterkte plastiek gebruik deurlopende glasvesels en 70% glasvesels (glasgewig/totale gewig) en het tipies 'n digtheid van 0.065 pond per kubieke duim. 'n CFRP-komposiet met dieselfde 70% vesegewig het tipies 'n digtheid van 0.055 pond per kubieke duim.
2. Hoë sterkte
Alhoewel koolstofveselversterkte polimere liggewig is, het CFRP-komposiete hoër sterkte en hoër styfheid per gewigseenheid as glasveselkomposiete. In vergelyking met metaalmateriale is hierdie voordeel meer voor die hand liggend.
Nadele van CFRP
1. Hoë koste
Die produksiekoste van koolstofveselversterkte plastiek is onbetaalbaar. Koolstofveselpryse kan dramaties wissel na gelang van die huidige marktoestande (vraag en aanbod), die tipe koolstofvesel (lugvaart teenoor kommersiële graad), en die grootte van die veselbundel. Op 'n pond-vir-pond basis kan suiwer koolstofvesel 5 tot 25 keer duurder wees as glasvesel. Hierdie verskil is selfs groter wanneer staal met CFRP vergelyk word.
2. Geleidingsvermoë
Dit is die voor- en nadeel van koolstofvesel-saamgestelde materiale. Dit hang af van die toepassing. Koolstofvesels is uiters geleidend en glasvesels is isolerend. Baie produkte gebruik veselglas in plaas van koolstofvesel of metaal omdat hulle streng isolasie benodig. In die produksie van nutsdienste vereis baie produkte die gebruik van glasvesels.
Gebruike van koolstofveselversterkte plastiek
Die toepassings van koolstofveselversterkte polimeer is wyd in die lewe, van meganiese onderdele tot militêre materiale.
(1)as verseëling van verpakking
Koolstofveselversterkte PTFE-materiaal kan gemaak word in korrosiebestande, slytasiebestande en hoëtemperatuurbestande seëlringe of -pakkings. Wanneer dit vir statiese verseëling gebruik word, is die lewensduur langer, meer as 10 keer langer as dié van algemene olie-gedompelde asbespakkings. Dit kan seëlprestasie handhaaf onder lasveranderinge en vinnige afkoeling en vinnige verhitting. En aangesien die materiaal geen korrosiewe stowwe bevat nie, sal geen putkorrosie op die metaal voorkom nie.
(2)as slyponderdele
Deur sy selfsmerende eienskappe te benut, kan dit as laers, ratte en suierringe vir spesiale doeleindes gebruik word. Soos olievrye gesmeerde laers vir lugvaartinstrumente en bandopnemers, olievrye gesmeerde ratte vir elektriese transmissie-diesellokomotiewe (om ongelukke wat deur olielekkasie veroorsaak word, te voorkom), olievrye gesmeerde suierringe op kompressors, ens. Daarbenewens kan dit ook as glylaers of seëls in die voedsel- en farmaseutiese nywerhede gebruik word deur voordeel te trek uit sy nie-giftige eienskappe.
(3) As strukturele materiale vir lugvaart, lugvaart en missiele. Dit is aanvanklik in vliegtuigvervaardiging gebruik om die gewig van die vliegtuig te verminder en vlugdoeltreffendheid te verbeter. Dit word ook in chemiese, petroleum-, elektriese krag-, masjinerie- en ander nywerhede gebruik as 'n roterende of heen-en-weergaande dinamiese seël of verskeie statiese seëlmateriale.
Zhengxi is 'n professionele persoonhidrouliese persfabriek in China, wat hoë gehalte biedsaamgestelde hidrouliese persvir die vorming van CFRP-produkte.
Plasingstyd: 25 Mei 2023
