راهنمای نهایی CFRP: پلاستیک/پلیمر تقویت شده فیبر کربن

پلیمر تقویت شده فیبر کربن

جدول محتویات:

1. ساختار پلیمری تقویت شده فیبر کربن
2. روش قالب گیری پلاستیک تقویت شده با فیبر کربن
3. خواص پلیمر تقویت شده فیبر کربن
4. مزایای CFRP
5. مضرات CFRP

ساختار پلیمری تقویت شده فیبر کربن

پلاستیک تقویت‌شده با فیبر کربن، ماده‌ای است که با چیدمان مواد فیبر کربنی در جهت معین و با استفاده از مواد پلیمری پیوند خورده تشکیل می‌شود.قطر فیبر کربن بسیار نازک است ، در حدود 7 میکرون ، اما استحکام آن بسیار زیاد است.

سپس رشته های کربن با روش های شیمیایی و مکانیکی برای قطعات فیبر کربن به پارچه های فیبر کربن تبدیل می شوند.

روش قالب‌گیری پلاستیک تقویت‌شده با فیبر کربن

1. روش دراز کشیدن دست

تقسیم شده به روش خشک (فروشگاه از پیش آماده شده) و روش مرطوب (پارچه فیبر و رزین چسبانده شده برای استفاده).همچنین از Hand lay up برای آماده سازی prepregs برای استفاده در فرآیندهای قالب گیری ثانویه مانند قالب گیری فشاری استفاده می شود.این روش جایی است که ورقه های پارچه فیبر کربنی روی یک قالب لمینت می شوند تا محصول نهایی را تشکیل دهند.خواص استحکام و سفتی مواد حاصل با انتخاب تراز و بافت الیاف پارچه بهینه می شود.سپس قالب با اپوکسی پر می شود و با حرارت یا هوا پخت می شود.این روش ساخت اغلب برای قطعات بدون تنش مانند روکش موتور استفاده می شود.

2. روش تشکیل خلاء

برای پیش آغشته لمینیت شده باید طی فرآیند خاصی فشار وارد شود تا به قالب نزدیک شود و تحت دما و فشار معینی عمل آوری و شکل داده شود.در روش کیسه خلاء از پمپ خلاء برای تخلیه داخل کیسه فرم دهنده استفاده می شود تا فشار منفی بین کیسه و قالب فشاری ایجاد کند تا مواد کامپوزیت به قالب نزدیک شود.

بر اساس روش کیسه خلاء، روش تشکیل کیسه خلاء-اتوکلاو بعداً استخراج شد.اتوکلاوها فشارهای بالاتری را ارائه می دهند و قطعه را با حرارت پخت می کنند (به جای پخت طبیعی) نسبت به روش های فقط کیسه خلاء.چنین قطعه ای دارای ساختار فشرده تر، کیفیت سطح بهتر است، می تواند به طور موثر حباب های هوا را از بین ببرد (حباب ها به شدت بر استحکام قطعه تأثیر می گذارد) و کیفیت کلی بالاتر است.در واقع، فرآیند بسته‌بندی خلاء مشابه فرآیند چسباندن فیلم تلفن همراه است.از بین بردن حباب های هوا یک کار اصلی است.

یک روش قالب بندی است که منجر به تولید انبوه و تولید انبوه می شود.قالب ها معمولاً از قسمت های فوقانی و پایین ساخته شده اند که ما آن را قالب نر و قالب ماده می نامیم.فرآیند قالب گیری به این صورت است که حصیر ساخته شده از پیش آغشته ها را در قالب فلزی قرار می دهند و تحت تأثیر دما و فشار معین، حصیر گرم شده و در حفره قالب پلاستیکی می شود، تحت فشار جریان می یابد و حفره قالب را پر می کند و سپس حفره قالب را پر می کند. و قالب گیری و درمان برای به دست آوردن محصولات.با این حال ، این روش هزینه اولیه بالاتری نسبت به موارد قبلی دارد ، زیرا قالب به ماشینکاری CNC با دقت بسیار بالا نیاز دارد.

برای قطعات با اشکال پیچیده یا به شکل بدنه چرخشی، می توان از سیم پیچ رشته ای برای ساختن قطعه با سیم پیچی رشته بر روی سنبه یا هسته استفاده کرد.بعد از سیم پیچ کامل درمان شده و ماندل را بردارید.به عنوان مثال ، بازوهای مفصلی لوله ای که در سیستم های تعلیق مورد استفاده قرار می گیرد با استفاده از این روش می توان ساخته شد.

1. پارچه فیبر کربن بد آماده شده را در قالب قرار دهید و در قالب را ببندید.

خواص پلیمر تقویت شده با فیبر کربن

(1) استحکام بالا و کشش خوب.

استحکام ویژه (یعنی نسبت استحکام کششی به چگالی) فیبر کربن 6 برابر فولاد و 17 برابر آلومینیوم است.مدول مخصوص (یعنی نسبت مدول یانگ به چگالی که نشانه کشش جسم است) بیش از 3 برابر فولاد یا آلومینیوم است.

با مقاومت ویژه بالا، می تواند بار کاری زیادی را تحمل کند.حداکثر فشار کاری آن می تواند به 350 کیلوگرم بر سانتی متر مربع برسد.علاوه بر این، تراکم پذیرتر و انعطاف پذیرتر از F-4 خالص و قیطان آن است.

(2) مقاومت در برابر خستگی خوب و مقاومت در برابر سایش.

مقاومت در برابر خستگی آن بسیار بیشتر از رزین اپوکسی و بالاتر از مواد فلزی است.الیاف گرافیتی خودآزمایی هستند و ضریب اصطکاک کمی دارند.میزان سایش 5-10 برابر کوچکتر از محصولات عمومی آزبست یا نوارهای F-4 است.

(3) هدایت حرارتی خوب و مقاومت در برابر حرارت.

پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن دارای رسانایی حرارتی خوبی هستند و گرمای تولید شده توسط اصطکاک به راحتی دفع می شود.فضای داخلی به راحتی گرم نمی شود و گرما را ذخیره می کند و می تواند به عنوان یک ماده آب بندی پویا استفاده شود.در هوا، می تواند به طور پایدار در محدوده دمایی -120 تا 350 درجه سانتیگراد کار کند.با کاهش محتوای فلز قلیایی در فیبر کربن، دمای سرویس ممکن است بیشتر افزایش یابد.در یک گاز بی اثر، دمای قابل انطباق آن می تواند به حدود 2000 درجه سانتی گراد برسد و می تواند تغییرات شدید سرما و گرما را تحمل کند.

طنین یا بال زدن آسان نیست و همچنین یک ماده عالی برای کاهش لرزش و کاهش نویز است.

مزایای CFRP

1. سبک وزن

پلاستیک های تقویت شده با فیبر شیشه ای سنتی از الیاف شیشه ای مداوم و 70 ٪ الیاف شیشه ای (وزن شیشه/وزن کل) استفاده می کنند و به طور معمول دارای چگالی 0.065 پوند در هر اینچ مکعب هستند.یک کامپوزیت CFRP با همان وزن فیبر 70 ٪ به طور معمول دارای چگالی 0.055 پوند در هر اینچ مکعب است.

2. قدرت بالا

در مقایسه با مواد فلزی ، این مزیت آشکارتر است.

مضرات CFRP

هزینه تولید پلاستیک تقویت شده با فیبر کربن بسیار زیاد است.قیمت فیبر کربن بسته به شرایط فعلی بازار (عرضه و تقاضا)، نوع فیبر کربن (هوا فضا در مقابل درجه تجاری)، و اندازه بسته‌بندی فیبر می‌تواند به‌طور چشمگیری متفاوت باشد.بر اساس پوند برای پوند ، فیبر کربن باکره می تواند 5 تا 25 برابر گرانتر از فیبر شیشه ای باشد.این تفاوت حتی هنگام مقایسه فولاد با CFRP بیشتر است.
2. رسانایی
این مزیت و ضرر مواد کامپوزیت فیبر کربن است.بستگی به برنامه دارد.الیاف کربن بسیار رسانا هستند و الیاف شیشه عایق هستند.بسیاری از محصولات از فایبرگلاس به جای الیاف کربن یا فلز استفاده می کنند زیرا به عایق سختی نیاز دارند.در تولید آب و برق، بسیاری از محصولات نیاز به استفاده از الیاف شیشه دارند.

کاربردهای پلاستیک تقویت شده با فیبر کربن

اینکاربردهای پلیمر تقویت شده با فیبر کربندر زندگی گسترده است ، از قطعات مکانیکی گرفته تا مواد نظامی.

(1)به عنوان بسته بندی آب بندی
مواد PTFE تقویت شده با فیبر کربن را می توان به حلقه ها یا بسته بندی های آب بندی مقاوم در برابر خوردگی، مقاوم در برابر سایش و مقاوم در برابر درجه حرارت بالا تبدیل کرد.هنگامی که برای آب بندی استاتیک استفاده می شود ، عمر خدمات طولانی تر است ، بیش از 10 برابر بیشتر از بسته بندی آزبست آلوده به روغن.این می تواند عملکرد آب بندی را تحت تغییرات بار و خنک کننده سریع و گرمایش سریع حفظ کند.و از آنجا که این ماده حاوی مواد خورنده نیست ، هیچ خوردگی بر روی فلز رخ نخواهد داد.

(2)به عنوان قطعات سنگ زنی
با استفاده از خواص خودآزمایی خود ، می توان از آن به عنوان یاتاقان ، چرخ دنده و حلقه های پیستون برای اهداف خاص استفاده کرد.مانند یاتاقان های روغن کاری شده بدون روغن برای ابزار و ضبط صوت های هوانوردی، چرخ دنده های روغنی بدون روغن برای لوکوموتیوهای دیزلی انتقال الکتریکی (برای جلوگیری از حوادث ناشی از نشت روغن)، رینگ های پیستون روغن کاری شده بدون روغن روی کمپرسورها و غیره. علاوه بر این، می تواند همچنین با استفاده از خصوصیات غیر سمی آن ، به عنوان یاتاقان کشویی یا مهر و موم در صنایع مواد غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می گیرد.

(3) به عنوان مواد ساختاری برای هوافضا ، حمل و نقل هوایی و موشک.برای اولین بار در ساخت هواپیما برای کاهش وزن هواپیما و بهبود راندمان پرواز استفاده شد.این ماده همچنین در شیمیایی ، نفت ، برق ، ماشین آلات و سایر صنایع به عنوان یک مهر و موم پویا روتاری یا متقابل یا مواد مهر و موم استاتیک مختلف استفاده می شود.

ژنگشی یک حرفه ای استکارخانه پرس هیدرولیک در چین، ارائه با کیفیت بالاپرس هیدرولیک کامپوزیتبرای تشکیل محصولات CFRP