የሲኤፍአርፒ የመጨረሻ መመሪያ፡ የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፕላስቲክ/ፖሊመር

ከተዋሃዱ ቁሳቁሶች ቀጣይነት ባለው እድገት፣ ከመስታወት ፋይበር የተጠናከሩ ፕላስቲኮች በተጨማሪ፣ የካርቦን ፋይበር የተጠናከሩ ፕላስቲኮች፣ የቦሮን ፋይበር የተጠናከሩ ፕላስቲኮች፣ ወዘተ ብቅ ብለዋል። የካርቦን ፋይበር የተጠናከሩ ፖሊመር ውህዶች (CFRP) ቀላል ክብደት ያላቸው እና ጠንካራ ቁሳቁሶች ሲሆኑ በዕለት ተዕለት ሕይወታችን የምንጠቀምባቸውን ብዙ ምርቶች ለማምረት ያገለግላሉ። የካርቦን ፋይበርን እንደ ዋና መዋቅራዊ አካል የሚጠቀሙ ፋይበር የተጠናከሩ ውህድ ቁሳቁሶችን ለመግለጽ የሚያገለግል ቃል ነው።

የይዘት ማውጫ፡

1. የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር መዋቅር
2. የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፕላስቲክ የመቅረጽ ዘዴ
3. የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር ባህሪያት
4. የCFRP ጥቅሞች
5. የሲኤፍአርፒ ጉዳቶች
6. የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ የፕላስቲክ አጠቃቀሞች

የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር መዋቅር

የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፕላስቲክ የካርቦን ፋይበር ቁሳቁሶችን በተወሰነ አቅጣጫ በማቀናጀት እና የተጣመሩ ፖሊመር ቁሳቁሶችን በመጠቀም የሚፈጠር ቁሳቁስ ነው። የካርቦን ፋይበር ዲያሜትር እጅግ በጣም ቀጭን ነው፣ ወደ 7 ማይክሮን አካባቢ፣ ነገር ግን ጥንካሬው እጅግ በጣም ከፍተኛ ነው።

የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ የተዋሃደ ቁሳቁስ በጣም መሠረታዊው ክፍል የካርቦን ፋይበር ክር ነው። የካርቦን ክር መሠረታዊ ጥሬ እቃ ፕሪፖሊመር ፖሊአክሪሎኒትሪል (PAN)፣ ሬዮን ወይም ፔትሮሊየም ፒች ነው። ከዚያም የካርቦን ክርዎቹ ለካርቦን ፋይበር ክፍሎች በኬሚካል እና ሜካኒካል ዘዴዎች ወደ ካርቦን ፋይበር ጨርቆች ይዘጋጃሉ።

ማያያዣው ፖሊመር ብዙውን ጊዜ እንደ ኤፖክሲ ያለ ቴርሞሴቲንግ ሬዚን ነው። አንዳንድ ጊዜ እንደ ፖሊቪኒል አሲቴት ወይም ናይሎን ያሉ ሌሎች ቴርሞሴቶች ወይም ቴርሞፕላስቲክ ፖሊመሮች ጥቅም ላይ ይውላሉ። ከካርቦን ፋይበር በተጨማሪ ውህዶቹ አራሚድ ኪው፣ እጅግ በጣም ከፍተኛ የሞለኪውላር ክብደት ፖሊ polyethylene፣ አሉሚኒየም ወይም የመስታወት ፋይበር ሊይዙ ይችላሉ። የመጨረሻው የካርቦን ፋይበር ምርት ባህሪያት በማያያዝ ማትሪክስ ውስጥ በሚገቡት ተጨማሪዎች አይነት ሊነኩ ይችላሉ።

የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፕላስቲክ የመቅረጽ ዘዴ

የካርቦን ፋይበር ምርቶች በዋናነት በተለያዩ ሂደቶች ምክንያት የተለያዩ ናቸው። የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር ቁሳቁሶችን ለመፍጠር ብዙ ዘዴዎች አሉ።

1. የእጅ አቀማመጥ ዘዴ

በደረቅ ዘዴ (ቀድሞ የተዘጋጀ ሱቅ) እና እርጥብ ዘዴ (የፋይበር ጨርቅ እና ሙጫ ተጣብቆ ጥቅም ላይ እንዲውል የተለጠፈ) ይከፈላል። የእጅ አቀማመጥ እንደ መጭመቂያ ሻጋታ ባሉ ሁለተኛ ደረጃ የመቅረጽ ሂደቶች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ ቅድመ ዝግጅቶችን ለማዘጋጀትም ያገለግላል። ይህ ዘዴ የካርቦን ፋይበር ጨርቅ ወረቀቶች የመጨረሻውን ምርት ለመፍጠር በሻጋታ ላይ የሚለበሱበት ነው። የተገኘው ቁሳቁስ ጥንካሬ እና ጥንካሬ ባህሪያት የጨርቁን ቃጫዎች አሰላለፍ እና ሽመና በመምረጥ የተመቻቹ ናቸው። ከዚያም ሻጋታው በኤፖክሲ የተሞላ እና በሙቀት ወይም በአየር ይታከማል። ይህ የማምረቻ ዘዴ ብዙውን ጊዜ እንደ የሞተር ሽፋኖች ላሉ ያልተጫኑ ክፍሎች ያገለግላል።

2. የቫክዩም ፎርሚንግ ዘዴ

ለተለበጠው ፕሪፕሬግ፣ ወደ ሻጋታው ቅርብ ለማድረግ እና በተወሰነ የሙቀት መጠን እና ግፊት ስር ለማከም እና ለመቅረጽ በተወሰነ ሂደት ውስጥ ግፊት ማድረግ አስፈላጊ ነው። የቫክዩም ከረጢቱ ዘዴ የቅርጽ ከረጢቱን ውስጠኛ ክፍል ለማስወገድ የቫክዩም ፓምፕ ይጠቀማል፣ በዚህም ምክንያት በከረጢቱ እና በሻጋታው መካከል ያለው አሉታዊ ግፊት ጫና ይፈጥራል፣ በዚህም ምክንያት የተዋሃደው ቁሳቁስ ከሻጋታው ጋር ቅርብ ይሆናል።

በቫክዩም ከረጢት ዘዴ ላይ በመመስረት፣ የቫክዩም ከረጢት-አውቶክላቭ ፎርሚንግ ዘዴ በኋላ ላይ ተገኝቷል። አውቶክላቭስ ከፍ ያለ ጫናዎችን ይሰጣሉ እና ሙቀት ክፍሉን (ከተፈጥሮ ማከሚያ ይልቅ) ከቫክዩም ከረጢት ብቻ ዘዴዎች ይልቅ ያከክመዋል። እንዲህ ዓይነቱ ክፍል የበለጠ የታመቀ መዋቅር፣ የተሻለ የገጽታ ጥራት ያለው፣ የአየር አረፋዎችን ውጤታማ በሆነ መንገድ ማስወገድ ይችላል (አረፋዎች የክፍሉን ጥንካሬ በእጅጉ ይነካሉ)፣ እና አጠቃላይ ጥራቱ ከፍ ያለ ነው። እንደ እውነቱ ከሆነ፣ የቫክዩም ከረጢት ሂደት ከሞባይል ስልክ ፊልም ጋር ተመሳሳይ ነው። የአየር አረፋዎችን ማስወገድ ትልቅ ተግባር ነው።

3. የመጭመቂያ ሻጋታ ዘዴ

የመጭመቂያ ሻጋታለጅምላ ምርት እና ለጅምላ ምርት ምቹ የሆነ የሻጋታ ዘዴ ነው። ሻጋታዎች ብዙውን ጊዜ የላይኛው እና የታችኛው ክፍሎች የተሠሩ ናቸው፣ እነሱም የወንድ ሻጋታ እና የሴት ሻጋታ ብለን እንጠራቸዋለን። የሻጋታ ሂደቱ ከፕሪፕሬግስ የተሰራውን ምንጣፍ በብረት ቆጣሪ ሻጋታ ውስጥ ማስገባት ነው፣ እና በተወሰነ የሙቀት መጠን እና ግፊት ተጽዕኖ ስር፣ ምንጣፉ በሻጋታው ጉድጓድ ውስጥ ይሞቃል እና ፕላስቲክ ይደረጋል፣ በግፊት ስር ይፈስሳል፣ እና የሻጋታውን ክፍተት ይሞላል፣ እና ከዚያም ምርቶችን ለማግኘት ሻጋታ እና ማከም። ሆኖም፣ ይህ ዘዴ ከቀደምትዎቹ የበለጠ የመጀመሪያ ወጪ አለው፣ ምክንያቱም ሻጋታው በጣም ከፍተኛ ትክክለኛነት ያለው የ CNC ማሽነሪ ይፈልጋል።

4. ጠመዝማዛ ሻጋታ

ውስብስብ ቅርጾች ላሏቸው ወይም እንደ አብዮት አካል ቅርፅ ላላቸው ክፍሎች፣ ክሩን በማንድሬል ወይም ኮር ላይ በማጠምዘዝ የክር ዊንደር ክፍሉን ለመስራት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። ከጠመዝዘዙ በኋላ ሙሉ በሙሉ ይፈውሳል እና ማንድሬሉን ያስወግዱ። ለምሳሌ፣ በእገዳ ስርዓቶች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ የቱቦል መገጣጠሚያ ክንዶች በዚህ ዘዴ ሊሠሩ ይችላሉ።

5. የሙጫ ማስተላለፊያ ሻጋታ

የሬዚን ማስተላለፊያ ሞልዲንግ (RTM) በአንጻራዊነት ተወዳጅ የሆነ የሻጋታ ዘዴ ነው። መሰረታዊ እርምጃዎቹ የሚከተሉት ናቸው፡
1. የተዘጋጀውን መጥፎ የካርቦን ፋይበር ጨርቅ በሻጋታው ውስጥ ያስቀምጡ እና ሻጋታውን ይዝጉ።
2. ፈሳሽ ቴርሞሴቲንግ ሙጫ ወደ ውስጥ ያስገቡ፣ የማጠናከሪያ ቁሳቁሱን ያሳድጉ እና ያሽጉ።

የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር ባህሪያት

(1) ከፍተኛ ጥንካሬ እና ጥሩ የመለጠጥ ችሎታ።

የካርቦን ፋይበር የተወሰነ ጥንካሬ (ማለትም የመሸከም ጥንካሬ እና ጥግግት ጥምርታ) ከብረት 6 እጥፍ እና ከአሉሚኒየም 17 እጥፍ ነው። የተወሰነው ሞዱለስ (ማለትም የያንግ ሞዱለስ እና ጥግግት ጥምርታ፣ ይህም የአንድ ነገር የመለጠጥ ምልክት ነው) ከብረት ወይም ከአሉሚኒየም 3 እጥፍ ይበልጣል።

ከፍተኛ የተወሰነ ጥንካሬ ስላለው፣ ትልቅ የሥራ ጫና ሊሸከም ይችላል። ከፍተኛው የሥራ ግፊቱ 350 ኪ.ግ/ሴሜ2 ሊደርስ ይችላል። በተጨማሪም፣ ከንፁህ F-4 እና ከጠለፈው የበለጠ የሚጨመቅ እና የሚቋቋም ነው።

(2) ጥሩ የድካም መቋቋም እና የመልበስ መቋቋም።

የድካም መቋቋም ችሎታው ከኤፖክሲ ሙጫ በጣም ከፍ ያለ ሲሆን ከብረት ቁሳቁሶችም ከፍ ያለ ነው። የግራፋይት ፋይበር እራሳቸውን የሚያቀቡ እና ትንሽ የግጭት መጠን አላቸው። የመበስበስ መጠን ከአጠቃላይ የአስቤስቶስ ምርቶች ወይም ከኤፍ-4 ሹራቦች ከ5-10 እጥፍ ያነሰ ነው።

(3) ጥሩ የሙቀት ማስተላለፊያ እና የሙቀት መቋቋም።

የካርቦን ፋይበር የተጠናከሩ ፕላስቲኮች ጥሩ የሙቀት ማስተላለፊያ አላቸው፣ እና በግጭት የሚፈጠረው ሙቀት በቀላሉ ይሟሟል። ውስጡ ሙቀትን ከመጠን በላይ ለማሞቅ እና ለማከማቸት ቀላል አይደለም እና እንደ ተለዋዋጭ የማሸጊያ ቁሳቁስ ሊያገለግል ይችላል። በአየር ውስጥ፣ ከ -120 ~ 350°ሴ ባለው የሙቀት ክልል ውስጥ በተረጋጋ ሁኔታ ሊሠራ ይችላል። በካርቦን ፋይበር ውስጥ የአልካላይን ብረት ይዘት ሲቀንስ የአገልግሎት ሙቀቱ የበለጠ ሊጨምር ይችላል። በማይንቀሳቀስ ጋዝ ውስጥ፣ ተለዋዋጭ የሙቀት መጠኑ ወደ 2000°ሴ ሊደርስ ይችላል፣ እና በቅዝቃዜ እና በሙቀት ላይ ስለታም ለውጦችን መቋቋም ይችላል።

(4) ጥሩ የንዝረት መቋቋም።

ድምፅ ማሰማት ወይም መወዛወዝ ቀላል አይደለም፣ እንዲሁም ለንዝረት ቅነሳ እና ለድምጽ ቅነሳ በጣም ጥሩ ቁሳቁስ ነው።

የ CFRP ጥቅሞች

1. ቀላል ክብደት

ባህላዊ የመስታወት ፋይበር የተጠናከሩ ፕላስቲኮች ቀጣይነት ያለው የመስታወት ፋይበር እና 70% የመስታወት ፋይበር (የመስታወት ክብደት/ጠቅላላ ክብደት) ይጠቀማሉ እና በተለምዶ በአንድ ኩቢክ ኢንች 0.065 ፓውንድ ጥግግት አላቸው። ተመሳሳይ 70% የፋይበር ክብደት ያለው የሲኤፍአርፒ ኮምፖዚት በተለምዶ በአንድ ኩቢክ ኢንች 0.055 ፓውንድ ጥግግት አለው።

2. ከፍተኛ ጥንካሬ

ምንም እንኳን የካርቦን ፋይበር የተጠናከሩ ፖሊመሮች ቀላል ክብደት ያላቸው ቢሆኑም፣ የሲኤፍአርፒ ውህዶች ከመስታወት ፋይበር ውህዶች ይልቅ በአንድ አሃድ ክብደት ከፍተኛ ጥንካሬ እና ከፍተኛ ጥንካሬ አላቸው። ከብረት ቁሳቁሶች ጋር ሲነጻጸር፣ ይህ ጥቅም የበለጠ ግልጽ ነው።

የሲኤፍአርፒ ጉዳቶች

1. ከፍተኛ ወጪ

የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፕላስቲክ የማምረት ወጪ ክልክል ነው። የካርቦን ፋይበር ዋጋዎች እንደ ወቅታዊ የገበያ ሁኔታዎች (አቅርቦት እና ፍላጎት)፣ የካርቦን ፋይበር አይነት (የአየር ቦታ እና የንግድ ደረጃ) እና የፋይበር ጥቅል መጠን በእጅጉ ሊለያዩ ይችላሉ። በፓውንድ-ፓውንድ መሠረት፣ ድንግል የካርቦን ፋይበር ከመስታወት ፋይበር ከ5 እስከ 25 እጥፍ የበለጠ ውድ ሊሆን ይችላል። ይህ ልዩነት ብረትን ከCFRP ጋር ሲያወዳድር የበለጠ ነው።
2. ኮንዳክቲቭነት
ይህ የካርቦን ፋይበር ውህዶች ቁሳቁሶች ጥቅምና ጉዳት ነው። በአተገባበሩ ላይ የተመሰረተ ነው። የካርቦን ፋይበር እጅግ በጣም አስተላላፊ ናቸው እና የመስታወት ፋይበርዎች ደግሞ መከላከያ ናቸው። ብዙ ምርቶች ጥብቅ መከላከያ ስለሚያስፈልጋቸው ከካርቦን ፋይበር ወይም ከብረት ይልቅ ፋይበርበርግላስ ይጠቀማሉ። የመገልገያዎችን ምርት በሚያደርጉበት ጊዜ ብዙ ምርቶች የመስታወት ፋይበር መጠቀም ያስፈልጋቸዋል።

የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ የፕላስቲክ አጠቃቀሞች

የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ ፖሊመር አተገባበር በህይወት ውስጥ ሰፊ ነው፣ ከሜካኒካል ክፍሎች እስከ ወታደራዊ ቁሳቁሶች።

(1)እንደ ማሸጊያ ማሸጊያ
የካርቦን ፋይበር የተጠናከረ የPTFE ቁሳቁስ ዝገት የሚቋቋም፣ የሚለብስ እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን የሚቋቋም የማኅተም ቀለበቶች ወይም ማሸጊያዎች ሊሆኑ ይችላሉ። ለስታቲክ ማኅተም ጥቅም ላይ ሲውል የአገልግሎት ዘመኑ ከአጠቃላይ ዘይት የተጠመቀ የአስቤስቶስ ማሸጊያ ከ10 እጥፍ በላይ ይረዝማል። በጭነት ለውጦች እና በፍጥነት በማቀዝቀዝ እና በፍጥነት በማሞቅ ወቅት የማኅተም አፈጻጸምን መጠበቅ ይችላል። እና ቁሱ የዝገት ንጥረ ነገሮችን ስለሌለው፣ በብረቱ ላይ ምንም አይነት የዝገት ዝገት አይከሰትም።

(2)እንደ መፍጨት ክፍሎች
ራሱን የሚያቀልብ ባህሪያቱን በመጠቀም፣ ለልዩ ዓላማዎች እንደ ተሸካሚዎች፣ ማርሾች እና የፒስተን ቀለበቶች ሆኖ ሊያገለግል ይችላል። ለምሳሌ ለአቪዬሽን መሳሪያዎች እና ለቴፕ መቅረጫዎች ዘይት-አልባ ቅባት ያላቸው ተሸካሚዎች፣ ለኤሌክትሪክ ማስተላለፊያ የናፍጣ ሎኮሞቲቭስ (በነዳጅ መፍሰስ ምክንያት የሚከሰቱ አደጋዎችን ለማስወገድ)፣ በኮምፕሬሰሮች ላይ ዘይት-አልባ ቅባት ያላቸው የፒስተን ቀለበቶች፣ ወዘተ. እንደ ተንሸራታች ተሸካሚዎች ወይም ማህተሞች በምግብ እና በፋርማሲዩቲካል ኢንዱስትሪዎች ውስጥ መርዛማ ያልሆኑ ባህሪያቱን በመጠቀም ሊያገለግል ይችላል።

(3) ለበረራ፣ ለአቪዬሽን እና ለሚሳኤሎች እንደ መዋቅራዊ ቁሳቁሶች። ለመጀመሪያ ጊዜ በአውሮፕላን ማምረቻ ውስጥ የአውሮፕላኑን ክብደት ለመቀነስ እና የበረራ ቅልጥፍናን ለማሻሻል ጥቅም ላይ ውሏል። እንዲሁም በኬሚካል፣ በፔትሮሊየም፣ በኤሌክትሪክ ኃይል፣ በማሽነሪዎች እና በሌሎች ኢንዱስትሪዎች ውስጥ እንደ ሮታሪ ወይም ተለዋዋጭ ማህተም ወይም የተለያዩ የማይንቀሳቀሱ ማህተሞች ቁሳቁሶች ጥቅም ላይ ይውላል።

ዜንግሺ ባለሙያ ነውበቻይና የሚገኘው የሃይድሮሊክ ፕሬስ ፋብሪካከፍተኛ ጥራት ያለው አቅርቦት፣የተቀናጀ የሃይድሮሊክ ፕሬስየ CFRP ምርቶችን ለመመስረት።