Uban sa padayon nga pag-uswag sa mga composite nga materyales, dugang pa sa glass fiber-reinforced plastics, mitungha usab ang carbon fiber-reinforced plastics, boron fiber-reinforced plastics, ug uban pa. Ang carbon fiber reinforced polymer composites (CFRP) mga gaan ug lig-on nga materyales nga gigamit sa paghimo sa daghang mga produkto nga atong gigamit sa atong adlaw-adlaw nga kinabuhi. Kini usa ka termino nga gigamit sa paghulagway sa fiber-reinforced composite materials nga naggamit og carbon fibers isip pangunang structural component.
Talaan sa mga Sulud:
1. Istruktura sa Polimer nga Gipalig-on sa Carbon Fiber
2. Ang Pamaagi sa Paghulma sa Plastik nga Gipalig-on sa Carbon Fiber
3. Mga Kinaiya sa Carbon Fiber Reinforced Polymer
4. Mga Bentaha sa CFRP
5. Mga Disbentaha sa CFRP
6. Mga Gamit sa Plastik nga Gipalig-on sa Carbon Fiber
Istruktura sa Polimer nga Gipalig-on sa Carbon Fiber
Ang carbon fiber reinforced plastic usa ka materyal nga giporma pinaagi sa paghan-ay sa mga materyales sa carbon fiber sa usa ka piho nga direksyon ug paggamit sa bonded polymer materials. Ang diametro sa carbon fiber nipis kaayo, mga 7 microns, apan ang kusog niini taas kaayo.
Ang pinakasimple nga yunit sa carbon fiber reinforced composite material mao ang carbon fiber filament. Ang sukaranan nga hilaw nga materyal sa carbon filament mao ang prepolymer polyacrylonitrile (PAN), rayon, o petroleum pitch. Ang mga carbon filament dayon gihimo nga mga tela sa carbon fiber pinaagi sa kemikal ug mekanikal nga mga pamaagi para sa mga piyesa sa carbon fiber.
Ang binding polymer kasagaran usa ka thermosetting resin sama sa epoxy. Usahay gigamit ang ubang mga thermoset o thermoplastic polymer, sama sa polyvinyl acetate o nylon. Gawas pa sa mga carbon fiber, ang mga composite mahimo usab nga adunay aramid Q, ultra-high molecular weight polyethylene, aluminum, o glass fibers. Ang mga kabtangan sa katapusang produkto sa carbon fiber mahimo usab nga maapektuhan sa klase sa mga additives nga gipaila sa bonding matrix.
Ang Pamaagi sa Paghulma sa Plastik nga Gipalig-on sa Carbon Fiber
Ang mga produkto sa carbon fiber kasagaran managlahi tungod sa lain-laing mga proseso. Daghang mga pamaagi sa pagporma sa mga materyales nga polymer nga gipalig-on sa carbon fiber.
1. Pamaagi sa Pag-lay-up sa Kamot
Gibahin kini sa uga nga pamaagi (pre-prepared shop) ug basa nga pamaagi (fiber fabric ug resin glued para magamit). Ang hand lay-up gigamit usab sa pag-andam sa mga prepreg para gamiton sa mga proseso sa secondary molding sama sa compression molding. Kini nga pamaagi mao ang pag-laminate sa mga sheet sa carbon fiber cloth sa usa ka molde aron maporma ang katapusang produkto. Ang kusog ug katig-a sa resulta nga materyal gi-optimize pinaagi sa pagpili sa alignment ug weave sa mga fiber sa tela. Ang molde dayon gipuno sa epoxy ug gipauga gamit ang kainit o hangin. Kini nga pamaagi sa paggama kanunay nga gigamit para sa mga bahin nga dili stressed, sama sa mga tabon sa makina.
2. Pamaagi sa Pagporma gamit ang Vacuum
Para sa laminated prepreg, kinahanglan nga mogamit og pressure pinaagi sa usa ka proseso aron kini maduol sa molde ug aron mogahi ug maporma kini ubos sa usa ka temperatura ug pressure. Ang vacuum bag method naggamit og vacuum pump aron makuha ang sulod sa forming bag aron ang negatibong pressure tali sa bag ug sa molde makaporma og pressure aron ang composite material duol sa molde.
Base sa pamaagi sa vacuum bag, ang pamaagi sa pagporma og vacuum bag-autoclave gihimo sa ulahi. Ang mga autoclave naghatag og mas taas nga presyur ug heat cure sa parte (imbes nga natural nga pag-cure) kaysa sa mga pamaagi sa vacuum bag-only. Kini nga parte adunay mas compact nga istruktura, mas maayo nga kalidad sa nawong, epektibo nga makatangtang sa mga bula sa hangin (ang mga bula makaapekto pag-ayo sa kusog sa parte), ug mas taas ang kinatibuk-ang kalidad. Sa tinuod lang, ang proseso sa vacuum bagging susama sa pagdikit sa film sa mobile phone. Ang pagtangtang sa mga bula sa hangin usa ka dakong buluhaton.
3. Pamaagi sa Paghulma sa Kompresyon
Paghulma sa kompresyonusa ka pamaagi sa paghulma nga makatabang sa mass production ug mass production. Ang mga hulmahan kasagaran ginama sa ibabaw ug ubos nga mga bahin, nga gitawag nato nga male mold ug female mold. Ang proseso sa paghulma mao ang pagbutang sa banig nga hinimo sa prepregs ngadto sa metal counter mold, ug ubos sa aksyon sa piho nga temperatura ug presyur, ang banig gipainit ug gi-plasticize sa lungag sa hulmahan, moagos ubos sa presyur, ug pun-on ang lungag sa hulmahan, ug dayon Ug paghulma ug pag-ayo aron makuha ang mga produkto. Bisan pa, kini nga pamaagi adunay mas taas nga inisyal nga gasto kaysa sa mga nauna, tungod kay ang hulmahan nanginahanglan og taas kaayo nga katukma nga CNC machining.
4. Paghulma sa Winding
Para sa mga parte nga adunay komplikado nga mga porma o porma sa usa ka lawas nga nagtuyok, ang usa ka filament winder mahimong gamiton sa paghimo sa parte pinaagi sa pag-wound sa filament sa usa ka mandrel o kinauyokan. Human sa hingpit nga pag-wound, kuhaa ang mandrel. Pananglitan, ang mga tubular joint arm nga gigamit sa mga suspension system mahimong himoon gamit kini nga pamaagi.
5. Paghulma sa Resin Transfer
Ang resin transfer molding (RTM) usa ka medyo sikat nga pamaagi sa paghulma. Ang mga batakang lakang niini mao ang:
1. Ibutang ang giandam nga dili maayo nga carbon fiber nga tela sa molde ug isira ang molde.
2. I-inject ang liquid thermosetting resin niini, i-impregnate ang reinforcing material, ug patugaha.
Mga Kabtangan sa Carbon Fiber Reinforced Polymer
(1) Taas nga kusog ug maayo nga pagka-elastiko.
Ang espesipikong kusog (nga mao, ang ratio sa tensile strength ngadto sa densidad) sa carbon fiber kay 6 ka pilo kay sa asero ug 17 ka pilo kay sa aluminum. Ang espesipikong modulus (nga mao, ang ratio sa Young's modulus ngadto sa densidad, nga usa ka timaan sa elasticity sa usa ka butang) kay labaw pa sa 3 ka pilo kay sa asero o aluminum.
Tungod sa taas nga espesipikong kusog, kini makadala sa dakong karga sa trabaho. Ang pinakataas nga presyur sa trabaho niini moabot sa 350 kg/cm2. Dugang pa, kini mas mapilit ug mas lig-on kay sa puro nga F-4 ug sa braid niini.
(2) Maayong resistensya sa kakapoy ug pagkaguba.
Mas taas ang resistensya niini sa kakapoy kon itandi sa epoxy resin ug mas taas kon itandi sa mga materyales nga metal. Ang mga lanot sa graphite mo-lubricate sa kaugalingon ug adunay gamay nga coefficient of friction. Ang gidaghanon sa pagkaguba 5-10 ka pilo nga mas gamay kon itandi sa kinatibuk-ang mga produkto sa asbestos o mga braid nga F-4.
(3) Maayong thermal conductivity ug resistensya sa kainit.
Ang mga plastik nga gipalig-on sa carbon fiber adunay maayong thermal conductivity, ug ang kainit nga namugna sa friction dali nga mawala. Ang sulod dili dali nga moinit ug dili dali nga magtipig og kainit ug magamit isip dynamic sealing material. Sa hangin, kini molihok nga lig-on sa temperatura nga -120~350°C. Uban sa pagkunhod sa alkali metal content sa carbon fiber, ang temperatura sa serbisyo mahimong motaas pa. Sa usa ka inert gas, ang temperatura niini nga mapasibo mahimong moabot sa mga 2000°C, ug kini makasugakod sa kalit nga pagbag-o sa katugnaw ug kainit.
(4) Maayong resistensya sa pag-uyog.
Dili kini dali nga mo-resonate o mo-flip, ug kini usa usab ka maayo kaayong materyal para sa pagpakunhod sa vibration ug saba.
Mga Benepisyo sa CFRP
1. Magaan
Ang tradisyonal nga mga plastik nga gipalig-on sa glass fiber naggamit ug padayon nga mga glass fiber ug 70% nga mga glass fiber (gibug-aton sa bildo/kinatibuk-ang gibug-aton) ug kasagaran adunay densidad nga 0.065 ka libra kada cubic inch. Ang usa ka CFRP composite nga adunay parehas nga 70% nga gibug-aton sa fiber kasagaran adunay densidad nga 0.055 ka libra kada cubic inch.
2. Taas nga Kusog
Bisan tuod gaan ang mga carbon fiber reinforced polymer, ang CFRP composite adunay mas taas nga kusog ug mas taas nga katig-a kada yunit sa gibug-aton kaysa sa glass fiber composite. Kon itandi sa mga materyales nga metal, kini nga bentaha mas klaro.
Mga Disbentaha sa CFRP
1. Taas nga Gasto
Mahal kaayo ang gasto sa produksiyon sa carbon fiber reinforced plastic. Ang presyo sa carbon fiber mahimong magkalahi-lahi depende sa kasamtangang kondisyon sa merkado (supply ug demand), ang klase sa carbon fiber (aerospace vs. commercial grade), ug ang gidak-on sa fiber bundle. Sa pound-for-pound nga basehan, ang virgin carbon fiber mahimong 5 ngadto sa 25 ka pilo nga mas mahal kay sa glass fiber. Mas dako pa kini nga kalainan kon itandi ang steel sa CFRP.
2. Konduktibidad
Mao kini ang bentaha ug disbentaha sa mga materyales nga carbon fiber composite. Nagdepende kini sa aplikasyon. Ang mga carbon fiber kay konduktibo kaayo ug ang mga glass fiber kay insulating. Daghang produkto ang naggamit og fiberglass imbes nga carbon fiber o metal tungod kay nanginahanglan kini og estrikto nga insulation. Sa paghimo og mga utility, daghang produkto ang nanginahanglan og glass fiber.
Mga Gamit sa Plastik nga Gipalig-on sa Carbon Fiber
Ang mga gamit sa carbon fiber reinforced polymer kay lapad sa kinabuhi, gikan sa mga mekanikal nga piyesa hangtod sa mga materyales sa militar.
(1)isip pagsilyo sa pagputos
Ang materyal nga PTFE nga gipalig-on sa carbon fiber mahimong himoon nga mga sealing ring o packing nga dili madaot sa taya, dili madaot sa pagkaguba, ug dili madaot sa taas nga temperatura. Kung gamiton alang sa static sealing, ang kinabuhi sa serbisyo mas taas, sobra sa 10 ka pilo nga mas taas kaysa sa kinatibuk-ang oil-immersed asbestos packing. Mahimo niini nga mapadayon ang performance sa sealing ubos sa mga pagbag-o sa karga ug paspas nga pagpabugnaw ug paspas nga pagpainit. Ug tungod kay ang materyal wala’y sulod nga mga sangkap nga makadaot, walay pitting corrosion nga mahitabo sa metal.
(2)isip mga bahin sa paggaling
Gamit ang mga kinaiya niini nga self-lubricating, magamit kini isip mga bearings, gears, ug piston rings para sa espesyal nga mga katuyoan. Sama sa oil-free lubricated bearings para sa mga instrumento sa abyasyon ug tape recorder, oil-free lubricated gears para sa electric transmission diesel locomotives (aron malikayan ang mga aksidente nga gipahinabo sa oil leakage), oil-free lubricated piston rings sa mga compressor, ug uban pa. Dugang pa, magamit usab kini isip sliding bearings o seals sa industriya sa pagkaon ug parmasyutiko pinaagi sa pagpahimulos sa dili makahilo nga mga kinaiya niini.
(3) Isip mga materyales sa istruktura para sa aerospace, abyasyon, ug mga missile. Kini unang gigamit sa paggama og eroplano aron makunhuran ang gibug-aton sa eroplano ug mapaayo ang kahusayan sa paglupad. Gigamit usab kini sa kemikal, petrolyo, kuryente, makinarya, ug uban pang mga industriya isip rotary o reciprocating dynamic seal o lain-laing mga static seal nga materyales.
Si Zhengxi usa ka propesyonalpabrika sa hydraulic press sa China, nga naghatag og taas nga kalidadkomposit nga hydraulic presspara sa paghimo og mga produkto nga CFRP.
Oras sa pag-post: Mayo-25-2023
