Kun la kontinua disvolviĝo de kompozitaj materialoj, krom vitrofibro-plifortigitaj plastoj, aperis ankaŭ karbonfibro-plifortigitaj plastoj, borfibro-plifortigitaj plastoj, ktp. Karbonfibro-plifortigitaj polimeraj kompozitoj (CFRP) estas malpezaj kaj fortikaj materialoj, kiuj estas uzataj por fabriki multajn produktojn, kiujn ni uzas en nia ĉiutaga vivo. Ĝi estas termino uzata por priskribi fibro-plifortigitajn kompozitajn materialojn, kiuj uzas karbonfibrojn kiel la ĉefan strukturan komponenton.
Enhavtabelo:
1. Karbonfibro-plifortigita polimera strukturo
2. La Mulda Metodo de Karbonfibro-Plifortigita Plasto
3. Ecoj de Karbonfibro-Plifortigita Polimero
4. Avantaĝoj de CFRP
5. Malavantaĝoj de CFRP
6. Uzoj de Karbonfibro-Plifortigita Plasto
Karbonfibro-Plifortigita Polimera Strukturo
Karbonfibro-plifortigita plasto estas materialo formita per aranĝado de karbonfibraj materialoj en certa direkto kaj uzado de ligitaj polimeraj materialoj. La diametro de karbonfibro estas ekstreme maldika, ĉirkaŭ 7 mikrometroj, sed ĝia forto estas ekstreme alta.
La plej baza konsistiga unuo de karbonfibro-plifortigita kompozita materialo estas karbonfibra filamento. La baza kruda materialo de karbonfilamento estas antaŭpolimero poliakrilonitrilo (PAN), rajono, aŭ naftopeĉo. La karbonfilamentoj estas poste transformitaj en karbonfibrajn ŝtofojn per kemiaj kaj mekanikaj metodoj por karbonfibraj partoj.
La liganta polimero estas kutime termohardanta rezino kiel ekzemple epoksio. Aliaj termohardantaj aŭ termoplastaj polimeroj estas kelkfoje uzataj, kiel ekzemple polivinila acetato aŭ nilono. Aldone al karbonfibroj, kompozitoj ankaŭ povas enhavi aramidon Q, ultra-alt-molekulan pezon de polietileno, aluminio aŭ vitrofibroj. La ecoj de la fina karbonfibra produkto ankaŭ povas esti influitaj de la tipo de aldonaĵoj enkondukitaj en la ligan matricon.
La Mulda Metodo de Karbonfibro-Plifortigita Plasto
Karbonfibraj produktoj estas ĉefe malsamaj pro malsamaj procezoj. Ekzistas multaj metodoj por formi karbonfibro-plifortigitajn polimerajn materialojn.
1. Mana Metodo de Metodado
Dividita en la sekan metodon (antaŭpreparita en la laborejo) kaj la malsekan metodon (fibra ŝtofo kaj rezino gluitaj por uzo). Mana metado ankaŭ estas uzata por prepari antaŭimpregnitojn por uzo en sekundaraj fandaj procezoj kiel ekzemple kunprema fandado. Ĉi tiu metodo estas kie folioj de karbonfibra ŝtofo estas lamenigitaj sur muldilo por formi la finan produkton. La forto kaj rigideco de la rezulta materialo estas optimumigitaj per elekto de la vicigo kaj teksado de la ŝtoffibroj. La muldilo estas poste plenigita per epoksio kaj hardita per varmo aŭ aero. Ĉi tiu fabrikada metodo ofte estas uzata por ne-streĉitaj partoj, kiel ekzemple motorkovriloj.
2. Metodo de Vakua Formado
Por la lamenigita preimpregnita materialo, necesas apliki premon per certa procezo por alproksimigi ĝin al la muldilo kaj por hardi kaj formi ĝin sub certa temperaturo kaj premo. La metodo de vakuosako uzas vakuopumpilon por evakui la internon de la formanta sako tiel ke la negativa premo inter la sako kaj la muldilo formas premon tiel ke la kompozita materialo estas proksima al la muldilo.
Surbaze de la metodo de vakuosakoj, la metodo de formado per vakuosakoj kaj aŭtoklavoj poste deriviĝis. Aŭtoklavoj provizas pli altajn premojn kaj varmo-hardas la parton (anstataŭ natura hardado) ol metodoj nur per vakuosakoj. Tia parto havas pli kompaktan strukturon, pli bonan surfacan kvaliton, povas efike forigi aervezikojn (vezikoj multe influos la forton de la parto), kaj la ĝenerala kvalito estas pli alta. Fakte, la procezo de vakuosakado similas al tiu de gluado de poŝtelefona filmo. Forigi aervezikojn estas grava tasko.
3. Metodo de Kunprema Muldado
Kunprema fandadoestas mulda metodo, kiu favoras amasproduktadon. Muldiloj kutime konsistas el supra kaj malsupra partoj, kiujn ni nomas vira muldilo kaj ina muldilo. La mulda procezo konsistas en meti la maton faritan el antaŭimpregnitaj materialoj en la metalan kontraŭmuldilon, kaj sub la influo de certa temperaturo kaj premo, la mato estas varmigita kaj plastigita en la muldila kavaĵo, fluas sub premo, kaj plenigas la muldilan kavaĵon, kaj poste muldas kaj hardas por akiri la produktojn. Tamen, ĉi tiu metodo havas pli altan komencan koston ol la antaŭaj, ĉar la muldilo postulas tre altprecizan CNC-maŝinadon.
4. Volvanta Fandado
Por partoj kun kompleksaj formoj aŭ en la formo de rivolua korpo, filamentobobenilo povas esti uzata por fari la parton per volvado de la filamento sur mandrelo aŭ kerno. Post volvado, oni komplete hardas kaj forigas la mandrelon. Ekzemple, tubformaj artikaj brakoj uzataj en pendosistemoj povas esti faritaj per ĉi tiu metodo.
5. Rezina Transiga Fandado
Rezina translokiga fandado (RTM) estas relative populara fandadmetodo. Ĝiaj bazaj paŝoj estas:
1. Metu la preparitan malbonan karbonfibran ŝtofon en la muldilon kaj fermu la muldilon.
2. Injektu likvan termohardantan rezinon en ĝin, impregnu la plifortigan materialon, kaj hardu.
Ecoj de Karbonfibro-Plifortigita Polimero
(1) Alta forto kaj bona elasteco.
La specifa forto (tio estas, la rilatumo de streĉoforto al denseco) de karbonfibro estas 6-obla tiu de ŝtalo kaj 17-obla tiu de aluminio. La specifa modulo (tio estas, la rilatumo de modulo de Young al denseco, kiu estas signo de la elasteco de objekto) estas pli ol 3-obla tiu de ŝtalo aŭ aluminio.
Kun alta specifa forto, ĝi povas porti grandan laborŝarĝon. Ĝia maksimuma laborpremo povas atingi 350 kg/cm². Krome, ĝi estas pli kunpremebla kaj rezistema ol pura F-4 kaj ĝia plektaĵo.
(2) Bona lacecrezisto kaj eluziĝrezisto.
Ĝia lacecrezisto estas multe pli alta ol tiu de epoksirezino kaj pli alta ol tiu de metalaj materialoj. Grafitaj fibroj estas memlubrikaj kaj havas malgrandan frotokoeficienton. La kvanto de eluziĝo estas 5-10 fojojn pli malgranda ol tiu de ĝeneralaj asbestaj produktoj aŭ F-4 plektaĵoj.
(3) Bona varmokondukteco kaj varmorezisto.
Karbonfibro-plifortigitaj plastoj havas bonan varmokonduktivecon, kaj la varmo generita per frotado facile disipiĝas. La interno ne facile trovarmiĝas kaj stokas varmon kaj povas esti uzata kiel dinamika sigela materialo. En la aero, ĝi povas funkcii stabile en temperaturintervalo de -120~350°C. Kun la redukto de alkala metala enhavo en karbonfibro, la serva temperaturo povas plue pliiĝi. En inerta gaso, ĝia adaptiĝema temperaturo povas atingi ĉirkaŭ 2000°C, kaj ĝi povas elteni subitajn ŝanĝojn en malvarmo kaj varmo.
(4) Bona rezisto al vibrado.
Ĝi ne facile resonas aŭ flugetas, kaj ĝi ankaŭ estas bonega materialo por redukti vibradon kaj redukti bruon.
Avantaĝoj de CFRP
1. Malpeza
Tradiciaj vitrofibro-plifortigitaj plastoj uzas kontinuajn vitrofibrojn kaj 70% vitrofibrojn (vitropezo/tuta pezo) kaj tipe havas densecon de 0.065 funtoj po kuba colo. CFRP-kompozito kun la sama 70% fibropezo tipe havas densecon de 0.055 funtoj po kuba colo.
2. Alta Forto
Kvankam karbonfibro-plifortigitaj polimeroj estas malpezaj, CFRP-kompozitoj havas pli altan forton kaj pli altan rigidecon por unuo de pezo ol vitrofibraj kompozitoj. Kompare kun metalaj materialoj, ĉi tiu avantaĝo estas pli evidenta.
Malavantaĝoj de CFRP
1. Alta Kosto
La produktokosto de karbonfibro-plifortigita plasto estas tro alta. La prezoj de karbonfibro povas varii draste depende de la nunaj merkataj kondiĉoj (provizo kaj postulo), la tipo de karbonfibro (aerospaca kontraŭ komerca grado), kaj la grandeco de la fibra fasko. Funto-por-funta bazo, virga karbonfibro povas esti 5 ĝis 25 fojojn pli multekosta ol vitrofibro. Ĉi tiu diferenco estas eĉ pli granda kiam oni komparas ŝtalon kun CFRP.
2. Konduktiveco
Jen la avantaĝo kaj malavantaĝo de karbonfibraj kompozitaj materialoj. Ĝi dependas de la apliko. Karbonfibroj estas ekstreme konduktivaj kaj vitrofibroj estas izolaj. Multaj produktoj uzas vitrofibron anstataŭ karbonfibro aŭ metalo ĉar ili postulas striktan izoladon. En la produktado de servaĵoj, multaj produktoj postulas la uzon de vitrofibroj.
Karbonfibro-Plifortigitaj Plastaj Uzoj
La aplikoj de karbonfibro-plifortigita polimero estas vastaj en la vivo, de mekanikaj partoj ĝis militaj materialoj.
(1)kiel sigela pakado
Karbonfibre plifortigita PTFE-materialo povas esti transformita en korodorezistajn, eluziĝorezistajn kaj alttemperaturajn sigelringojn aŭ pakumojn. Kiam uzata por statika sigelado, la servodaŭro estas pli longa, pli ol 10-oble pli longa ol tiu de ĝeneralaj oleo-mergitaj asbestaj pakumoj. Ĝi povas konservi sigelan rendimenton sub ŝarĝoŝanĝoj kaj rapida malvarmiĝo kaj rapida varmiĝo. Kaj ĉar la materialo ne enhavas korodajn substancojn, neniu kava korodo okazos sur la metalo.
(2)kiel muelantaj partoj
Utiligante ĝiajn memlubrikajn ecojn, ĝi povas esti uzata kiel lagroj, dentradoj kaj piŝtringoj por specialaj celoj. Ekzemple, senoleaj lubrikitaj lagroj por aviadaj instrumentoj kaj magnetofonoj, senoleaj lubrikitaj dentradoj por elektraj transmisiaj dizellokomotivoj (por eviti akcidentojn kaŭzitajn de oleelfluado), senoleaj lubrikitaj piŝtringoj sur kompresoroj, ktp. Krome, ĝi ankaŭ povas esti uzata kiel glitlagroj aŭ sigeloj en la nutraĵa kaj farmacia industrioj, profitante ĝiajn netoksajn karakterizaĵojn.
(3) Kiel strukturaj materialoj por aerspaca, aviada, kaj misiloj. Ĝi unue estis uzata en aviadilfabrikado por redukti la pezon de la aviadilo kaj plibonigi flugefikecon. Ĝi ankaŭ estas uzata en kemiaj, naftaj, elektraj, maŝinaraj kaj aliaj industrioj kiel rotacia aŭ reciproka dinamika sigelilo aŭ diversaj statikaj sigelmaterialoj.
Zhengxi estas profesiulofabriko de hidraŭlikaj gazetoj en Ĉinio, provizante altkvalitankompozita hidraŭlika gazetaropor formado de CFRP-produktoj.
Afiŝtempo: 25-a de majo 2023
