Material konposatuen etengabeko garapenarekin batera, beira-zuntzez indartutako plastikoez gain, karbono-zuntzez indartutako plastikoak, boro-zuntzez indartutako plastikoak eta abar agertu dira. Karbono-zuntzez indartutako polimero konposatuak (CFRP) eguneroko bizitzan erabiltzen ditugun produktu asko fabrikatzeko erabiltzen diren material arinak eta sendoak dira. Zuntza karbono-zuntzak egitura-osagai nagusi gisa erabiltzen dituzten zuntz-indartutako material konposatuak deskribatzeko erabiltzen den terminoa da.
Edukien taula:
1. Karbono-zuntzez indartutako polimero-egitura
2. Karbono-zuntzez indartutako plastikoaren moldeatze-metodoa
3. Karbono-zuntzez indartutako polimeroaren propietateak
4. CFRPren abantailak
5. CFRPren desabantailak
6. Karbono-zuntzez indartutako plastikoaren erabilerak
Karbono-zuntzez indartutako polimero-egitura
Karbono-zuntzez indartutako plastikoa karbono-zuntzezko materialak norabide jakin batean antolatuz eta polimero-material lotuak erabiliz eratutako materiala da. Karbono-zuntzaren diametroa oso mehea da, 7 mikra ingurukoa, baina bere erresistentzia oso handia da.
Karbono-zuntzez indartutako material konposatuaren oinarrizko osagai-unitatea karbono-zuntzezko harizpia da. Karbono-harizpiaren oinarrizko lehengaia prepolimero poliakrilonitriloa (PAN), raiona edo petrolio-brea da. Ondoren, karbono-harizpiak karbono-zuntzezko ehun bihurtzen dira metodo kimiko eta mekanikoen bidez, karbono-zuntzezko piezen bidez.
Lotura-polimeroa normalean erretxina termoegonkor bat da, hala nola epoxi. Beste polimero termoegonkor edo termoplastiko batzuk erabiltzen dira batzuetan, hala nola polibinil azetatoa edo nylona. Karbono-zuntzez gain, konpositeek aramida Q, pisu molekular ultra-altuko polietilenoa, aluminioa edo beira-zuntzak ere izan ditzakete. Karbono-zuntz produktuaren azken propietateak lotura-matrizean sartzen diren gehigarri motak ere eragin ditzake.
Karbono-zuntzez indartutako plastikoaren moldeatze-metodoa
Karbono-zuntzezko produktuak batez ere desberdinak dira prozesu desberdinak direla eta. Karbono-zuntzez indartutako polimero-materialak eratzeko metodo asko daude.
1. Eskuz jartzeko metodoa
Metodo lehorrean (aurrez prestatuta tailerrean) eta metodo hezean (zuntz-ehuna eta erretxina itsatsita erabiltzeko) banatzen da. Eskuzko geruzatzea ere erabiltzen da bigarren mailako moldeaketa-prozesuetan erabiltzeko aurrepregak prestatzeko, hala nola konpresio-moldeaketa. Metodo honetan, karbono-zuntz-ehuneko xaflak molde batean laminatzen dira azken produktua osatzeko. Emaitza den materialaren erresistentzia- eta zurruntasun-propietateak optimizatzen dira ehun-zuntzen lerrokatzea eta ehundura hautatuz. Ondoren, moldea epoxiz betetzen da eta beroarekin edo airearekin sendatzen da. Fabrikazio-metodo hau askotan tentsio gabeko piezetarako erabiltzen da, hala nola motorraren estalkietarako.
2. Hutsean eratzeko metodoa
Aurrepreg laminatuarentzat, prozesu jakin baten bidez presioa aplikatu behar da moldearen ondoan jartzeko, eta tenperatura eta presio jakin baten pean sendatu eta moldatu ahal izateko. Hutsean poltsaren metodoak hutsean ponpa bat erabiltzen du eratzeko poltsaren barrualdea husteko, poltsaren eta moldearen arteko presio negatiboak presioa sortzeko, material konposatua moldearen ondoan egon dadin.
Hutsean poltsen metodoan oinarrituta, geroago sortu zen hutsean poltsen autoklabe eraketa-metodoa. Autoklabeek presio handiagoak ematen dituzte eta bero-sendotzea eragiten dute piezan (sendotze naturalaren ordez) hutsean poltsen metodoek baino. Horrelako piezak egitura trinkoagoa du, gainazal-kalitate hobea, aire-burbuilak eraginkortasunez ezaba ditzake (burbuilek eragin handia izango dute piezaren erresistentzian) eta kalitate orokorra handiagoa da. Izan ere, hutsean poltsatzeko prozesua telefono mugikorreko filmak itsastearen antzekoa da. Aire-burbuilak ezabatzea zeregin garrantzitsua da.
3. Konpresiozko Moldeatze Metodoa
Konpresiozko moldekatzeaMoldeatzeko metodo bat da, ekoizpen masiborako eta ekoizpen masiborako egokia. Moldeak normalean goiko eta beheko zatiez eginda egoten dira, eta horiei arra eta emea deitzen diegu. Moldeatzeko prozesua aurrepreg-ez egindako alfonbra metalezko kontramoldean sartzean datza, eta tenperatura eta presio jakin batzuen eraginpean, alfonbra berotu eta plastifikatu egiten da moldearen barrunbean, presiopean isurtzen da eta moldearen barrunbea betetzen da, eta ondoren moldatu eta sendatu egiten da produktuak lortzeko. Hala ere, metodo honek hasierako kostu handiagoa du aurrekoek baino, moldeak zehaztasun handiko CNC mekanizazioa behar baitu.
4. Moldeaketa birakaria
Forma konplexuak edo biraketa-gorputz baten forma duten piezetarako, harizpi-biribilkatzaile bat erabil daiteke pieza egiteko, harizpia mandrin edo nukleo batean bilduz. Biribilkatu ondoren, sendatu eta mandrina kendu egiten da. Adibidez, esekidura-sistemetan erabiltzen diren hodi-juntura besoak metodo hau erabiliz egin daitezke.
5. Erretxinazko Transferentzia Moldeatzea
Erretxina-transferentzia bidezko moldekatzea (RTM) moldekatze-metodo nahiko ezaguna da. Oinarrizko urratsak hauek dira:
1. Jarri prestatutako karbono-zuntzezko ehun txarra moldean eta itxi moldea.
2. Injektatu erretxina termoegonkor likidoa bertan, busti indargarri materiala eta sendatu.
Karbono-zuntzez indartutako polimeroaren propietateak
(1) Erresistentzia handia eta elastikotasun ona.
Karbono-zuntzaren erresistentzia espezifikoa (hau da, trakzio-erresistentziaren eta dentsitatearen arteko erlazioa) altzairuarena baino 6 aldiz handiagoa da eta aluminioarena baino 17 aldiz handiagoa. Modulu espezifikoa (hau da, Young-en moduluaren eta dentsitatearen arteko erlazioa, objektu baten elastikotasunaren seinale dena) altzairuaren edo aluminioarena baino 3 aldiz handiagoa da.
Erresistentzia espezifiko handiari esker, lan-karga handia jasan dezake. Bere lan-presio maximoa 350 kg/cm2-ra irits daiteke. Gainera, F-4 purua eta bere txirikorda baino konprimagarriagoa eta erresilienteagoa da.
(2) Nekearekiko eta higadurarekiko erresistentzia ona.
Bere nekearekiko erresistentzia epoxi erretxinarena baino askoz handiagoa da eta metalezko materialena baino handiagoa. Grafito zuntzak autolubrifikatzaileak dira eta marruskadura koefiziente txikia dute. Higadura kopurua amianto produktu orokorren edo F-4 txirikordenarena baino 5-10 aldiz txikiagoa da.
(3) Eroankortasun termiko ona eta beroarekiko erresistentzia ona.
Karbono-zuntzez indartutako plastikoek eroankortasun termiko ona dute, eta marruskadurak sortutako beroa erraz xahutzen da. Barnealdea ez da erraz gehiegi berotzen eta beroa metatzen, eta zigilatzeko material dinamiko gisa erabil daiteke. Airean, -120~350°C-ko tenperatura-tartean egonkor funtziona dezake. Karbono-zuntzean metal alkalinoen edukia murriztuz gero, zerbitzu-tenperatura gehiago igo daiteke. Gas geldo batean, bere tenperatura moldagarria 2000°C ingurura irits daiteke, eta hotz eta bero aldaketa bortitzak jasan ditzake.
(4) Bibrazioarekiko erresistentzia ona.
Ez da erraza erresonantzia edo dardarka ibiltzea, eta bibrazioak eta zarata murrizteko material bikaina da, gainera.
CFRPren abantailak
1. Arina
Beira-zuntzez indartutako plastiko tradizionalek beira-zuntz jarraituak eta % 70 beira-zuntzak erabiltzen dituzte (beira-pisua/pisu osoa) eta normalean 0,065 libra hazbete kubikoko dentsitatea dute. % 70eko zuntz-pisu bera duen CFRP konposite batek normalean 0,055 libra hazbete kubikoko dentsitatea du.
2. Indar handikoa
Karbono-zuntzez indartutako polimeroak arinak diren arren, CFRP konpositeek beira-zuntzezko konpositeek baino erresistentzia eta zurruntasun handiagoa dute pisu unitateko. Metalezko materialekin alderatuta, abantaila hau nabarmenagoa da.
CFRPren desabantailak
1. Kostu handia
Karbono-zuntzez indartutako plastikoaren ekoizpen-kostua debekatzailea da. Karbono-zuntzaren prezioak izugarri alda daitezke uneko merkatu-baldintzen (eskaintza eta eskaria), karbono-zuntz motaren (aeroespaziala vs. merkataritza-maila) eta zuntz-sortaren tamainaren arabera. Kilo bakoitzeko prezioan, karbono-zuntz birjina beira-zuntza baino 5 eta 25 aldiz garestiagoa izan daiteke. Alde hori are handiagoa da altzairua CFRPrekin alderatzen denean.
2. Eroankortasuna
Karbono-zuntzezko konpositezko materialen abantaila eta desabantaila hau da. Aplikazioaren araberakoa da. Karbono-zuntzak oso eroaleak dira eta beira-zuntzak isolatzaileak. Produktu askok beira-zuntza erabiltzen dute karbono-zuntzaren edo metalaren ordez, isolamendu zorrotza behar baitute. Zerbitzu publikoen ekoizpenean, produktu askok beira-zuntzak erabiltzea eskatzen dute.
Karbono-zuntzez indartutako plastikoaren erabilerak
Karbono-zuntzez indartutako polimeroaren aplikazioak oso zabalak dira bizitzan, pieza mekanikoetatik hasi eta material militarretaraino.
(1)zigilatzeko ontziratzea bezala
Karbono-zuntzez indartutako PTFE materiala korrosioarekiko, higadurarekiko eta tenperatura altuko zigilatze-eraztun edo ontziratze erresistenteetan erabil daiteke. Zigilatze estatikorako erabiltzen denean, zerbitzu-bizitza luzeagoa da, amianto-ontziratze orokorra baino 10 aldiz luzeagoa. Zigilatze-errendimendua mantendu dezake karga-aldaketen pean, hozte azkarrean eta berotze azkarrean. Eta materialak ez duenez substantzia korrosiborik, ez da metalean zulo-korrosiorik gertatuko.
(2)ehotzeko piezak bezala
Bere autolubrifikazio-propietateak erabiliz, errodamendu, engranaje eta pistoi-eraztun gisa erabil daiteke helburu berezietarako. Esaterako, hegazkintzako tresnetarako eta zinta-grabagailuetarako oliorik gabeko errodamendu lubrifikatuak, transmisio elektrikoko diesel lokomotoretarako oliorik gabeko engranaje lubrifikatuak (olio-ihesak eragindako istripuak saihesteko), konpresoreetako oliorik gabeko pistoi-eraztun lubrifikatuak, etab. Horrez gain, errodamendu irristakor edo zigilu gisa ere erabil daiteke elikagai eta farmazia industrietan, bere ezaugarri ez-toxikoak aprobetxatuz.
(3) Aireontzien, hegazkingintzaren eta misilen egitura-material gisa. Lehen aldiz hegazkinen fabrikazioan erabili zen hegazkinen pisua murrizteko eta hegaldiaren eraginkortasuna hobetzeko. Kimikan, petrolioan, energia elektrikoan, makinetan eta beste industria batzuetan ere erabiltzen da zigilu dinamiko birakari edo elkarren artean mugikor gisa edo hainbat zigilu estatiko material gisa.
Zhengxi profesionala da.Txinako prentsa hidraulikoen fabrika, kalitate handikoa eskainizprentsa hidrauliko konposatuaCFRP produktuak eratzeko.
Argitaratze data: 2023ko maiatzaren 25a
