Kanthi perkembangan bahan komposit sing terus-terusan, saliyane plastik sing diperkuat serat kaca, plastik sing diperkuat serat karbon, plastik sing diperkuat serat boron, lan liya-liyane uga muncul. Komposit polimer sing diperkuat serat karbon (CFRP) minangka bahan sing entheng lan kuwat sing digunakake kanggo nggawe akeh produk sing digunakake ing urip saben dina. Iki minangka istilah sing digunakake kanggo njlentrehake bahan komposit sing diperkuat serat sing nggunakake serat karbon minangka komponen struktural utama.
Daftar Isi:
1. Struktur Polimer sing Diperkuat Serat Karbon
2. Cara Moulding Plastik sing Diperkuat Serat Karbon
3. Sifat-sifat Polimer sing Diperkuat Serat Karbon
4. Kauntungan saka CFRP
5. Kekurangane CFRP
6. Panggunaan Plastik sing Diperkuat Serat Karbon
Struktur Polimer sing Diperkuat Serat Karbon
Plastik sing dikuatake serat karbon yaiku bahan sing dibentuk kanthi nyusun bahan serat karbon ing arah tartamtu lan nggunakake bahan polimer sing diikat. Diameter serat karbon tipis banget, udakara 7 mikron, nanging kekuwatane dhuwur banget.
Unit penyusun paling dhasar saka bahan komposit sing dikuatake serat karbon yaiku filamen serat karbon. Bahan mentah dhasar filamen karbon yaiku poliakrilonitril prapolimer (PAN), rayon, utawa petroleum pitch. Filamen karbon banjur digawe dadi kain serat karbon kanthi metode kimia lan mekanik kanggo bagean serat karbon.
Polimer pengikat biasane resin termoset kaya ta epoksi. Termoset utawa polimer termoplastik liyane kadhangkala digunakake, kayata polivinil asetat utawa nilon. Saliyane serat karbon, komposit uga bisa ngemot aramid Q, polietilen bobot molekul ultra-dhuwur, aluminium, utawa serat kaca. Sifat-sifat produk serat karbon pungkasan uga bisa kena pengaruh saka jinis aditif sing dilebokake ing matriks pengikat.
Cara Moulding Plastik sing Diperkuat Serat Karbon
Produk serat karbon utamane beda-beda amarga proses sing beda-beda. Ana akeh cara kanggo mbentuk bahan polimer sing dikuatake serat karbon.
1. Metode Lay-up Tangan
Dipérang dadi metode garing (bengkel sing wis disiyapake) lan metode teles (kain serat lan resin sing dilem kanggo digunakake). Lay-up tangan uga digunakake kanggo nyiyapake prepregs kanggo digunakake ing proses pencetakan sekunder kayata pencetakan kompresi. Metode iki yaiku nalika lembaran kain serat karbon dilaminasi ing cetakan kanggo mbentuk produk pungkasan. Sifat kekuatan lan kekakuan saka bahan sing diasilake dioptimalake kanthi milih keselarasan lan tenunan serat kain. Cetakan banjur diisi epoksi lan dikeringake nganggo panas utawa udara. Metode manufaktur iki asring digunakake kanggo bagean sing ora ditekan, kayata tutup mesin.
2. Metode Pembentukan Vakum
Kanggo prepreg laminasi, perlu menehi tekanan liwat proses tartamtu supaya cedhak karo cetakan lan kanggo ngeringake lan mbentuk ing suhu lan tekanan tartamtu. Metode kantong vakum nggunakake pompa vakum kanggo ngosongake njero kantong pembentuk supaya tekanan negatif antarane kantong lan cetakan mbentuk tekanan supaya bahan komposit cedhak karo cetakan.
Adhedhasar metode kantong vakum, metode mbentuk kantong vakum-autoklaf digawe mengko. Autoklaf nyedhiyakake tekanan sing luwih dhuwur lan ngobati bagean kanthi panas (tinimbang ngobati alami) tinimbang metode mung kantong vakum. Bagean kaya ngono nduweni struktur sing luwih kompak, kualitas permukaan sing luwih apik, bisa ngilangi gelembung udara kanthi efektif (gelembung bakal mengaruhi kekuwatan bagean kasebut), lan kualitas sakabèhé luwih dhuwur. Nyatane, proses pengepakan vakum padha karo nempel film ponsel. Ngilangake gelembung udara minangka tugas utama.
3. Metode Pencetakan Kompresi
Cetakan kompresiminangka metode pencetakan sing kondusif kanggo produksi massal lan produksi massal. Cetakan biasane digawe saka bagean ndhuwur lan ngisor, sing diarani cetakan lanang lan cetakan wadon. Proses pencetakan yaiku nyelehake tikar sing digawe saka prepregs menyang cetakan counter logam, lan ing tumindak suhu lan tekanan tartamtu, tikar kasebut dipanasake lan diplastisisasi ing rongga cetakan, mili ing tekanan, lan ngisi rongga cetakan, banjur dicetak lan diobati kanggo entuk produk. Nanging, metode iki duwe biaya awal sing luwih dhuwur tinimbang sing sadurunge, amarga cetakan mbutuhake mesin CNC presisi sing dhuwur banget.
4. Cetakan Gulungan
Kanggo bagean kanthi wujud sing rumit utawa awujud awak revolusi, penggulung filamen bisa digunakake kanggo nggawe bagean kasebut kanthi nggulung filamen ing mandrel utawa inti. Sawise penggulungan rampung garing lan copot mandrel kasebut. Contone, lengen sambungan tubular sing digunakake ing sistem suspensi bisa digawe nggunakake metode iki.
5. Cetakan Transfer Resin
Cetakan transfer resin (RTM) minangka metode pencetakan sing relatif populer. Langkah-langkah dhasare yaiku:
1. Lebokake kain serat karbon sing wis disiyapake ing cetakan lan tutup cetakane.
2. Suntikna resin termoset cair menyang njero, impregnasi bahan penguat, lan garingake.
Sifat-sifat Polimer sing Diperkuat Serat Karbon
(1) Kekuatan dhuwur lan elastisitas apik.
Kekuwatan spesifik (yaiku, rasio kekuatan tarik karo kapadhetan) serat karbon yaiku 6 kali lipat saka baja lan 17 kali lipat saka aluminium. Modulus spesifik (yaiku, rasio modulus Young karo kapadhetan, sing minangka tandha elastisitas obyek) luwih saka 3 kali lipat saka baja utawa aluminium.
Kanthi kekuatan spesifik sing dhuwur, bisa nahan beban kerja sing gedhe. Tekanan kerja maksimal bisa tekan 350 kg/cm2. Kajaba iku, luwih gampang dikompres lan tahan banting tinimbang F-4 murni lan kepange.
(2) Resistensi lelah lan tahan aus sing apik.
Ketahanan lelahé luwih dhuwur tinimbang resin epoksi lan luwih dhuwur tinimbang bahan logam. Serat grafit bisa nglumas dhéwé lan nduwèni koefisien gesekan sing cilik. Jumlah keausané 5-10 kali luwih cilik tinimbang produk asbes umum utawa kepang F-4.
(3) Konduktivitas termal lan tahan panas sing apik.
Plastik sing dikuatake serat karbon nduweni konduktivitas termal sing apik, lan panas sing diasilake dening gesekan gampang dibuwang. Interior ora gampang panas banget lan nyimpen panas lan bisa digunakake minangka bahan segel dinamis. Ing udhara, bisa digunakake kanthi stabil ing kisaran suhu -120 ~ 350 °C. Kanthi nyuda kandungan logam alkali ing serat karbon, suhu layanan bisa saya tambah. Ing gas inert, suhu sing bisa adaptasi bisa tekan udakara 2000 °C, lan bisa tahan owah-owahan sing cetha ing kadhemen lan panas.
(4) Tahan getaran sing apik.
Iki ora gampang resonansi utawa flutter, lan uga minangka bahan sing apik banget kanggo ngurangi getaran lan gangguan.
Kauntungan saka CFRP
1. Bobot entheng
Plastik sing dikuatake serat kaca tradisional nggunakake serat kaca terus-terusan lan 70% serat kaca (bobot kaca/bobot total) lan biasane duwe kapadhetan 0,065 pon saben inci kubik. Komposit CFRP kanthi bobot serat 70% sing padha biasane duwe kapadhetan 0,055 pon saben inci kubik.
2. Kekuwatan Dhuwur
Senajan polimer sing dikuatake serat karbon iku entheng, komposit CFRP nduweni kekuatan sing luwih dhuwur lan kekakuan sing luwih dhuwur saben unit bobot tinimbang komposit serat kaca. Dibandhingake karo bahan logam, kaluwihan iki luwih jelas.
Kekurangan CFRP
1. Biaya Dhuwur
Biaya produksi plastik sing dikuatake serat karbon larang banget. Rega serat karbon bisa beda-beda banget gumantung saka kahanan pasar saiki (penawaran lan panjaluk), jinis serat karbon (aerospace vs. kelas komersial), lan ukuran bundel serat. Kanthi basis pound-for-pound, serat karbon murni bisa 5 nganti 25 kali luwih larang tinimbang serat kaca. Bedane iki luwih gedhe nalika mbandhingake baja karo CFRP.
2. Konduktivitas
Iki kaluwihan lan kekurangane bahan komposit serat karbon. Gumantung saka aplikasine. Serat karbon iku konduktif banget lan serat kaca iku insulasi. Akeh produk sing nggunakake fiberglass tinimbang serat karbon utawa logam amarga mbutuhake insulasi sing ketat. Ing produksi utilitas, akeh produk sing mbutuhake panggunaan serat kaca.
Panggunaan Plastik sing Diperkuat Serat Karbon
Aplikasi polimer sing dikuatake serat karbon jembar banget ing urip, wiwit saka bagean mekanik nganti bahan militer.
(1)minangka kemasan segel
Bahan PTFE sing dikuatake serat karbon bisa digawe dadi cincin segel utawa pengepakan sing tahan korosi, tahan aus, lan tahan suhu dhuwur. Nalika digunakake kanggo segel statis, umur layanan luwih dawa, luwih saka 10 kali luwih dawa tinimbang pengepakan asbes sing dicelup lenga umume. Bisa njaga kinerja segel ing sangisore owah-owahan beban lan pendinginan cepet lan pemanasan cepet. Lan amarga bahan kasebut ora ngemot zat korosif, ora bakal ana korosi pitting ing logam.
(2)minangka bagean nggiling
Nggunakake sifat pelumas dhewe, bisa digunakake minangka bantalan, gir, lan ring piston kanggo tujuan khusus. Kayata bantalan pelumas tanpa lenga kanggo instrumen penerbangan lan tape recorder, gir pelumas tanpa lenga kanggo lokomotif diesel transmisi listrik (kanggo nyegah kacilakan sing disebabake dening kebocoran lenga), ring piston pelumas tanpa lenga ing kompresor, lan liya-liyane. Kajaba iku, uga bisa digunakake minangka bantalan geser utawa segel ing industri panganan lan farmasi kanthi nggunakake karakteristik non-beracun.
(3) Minangka bahan struktural kanggo aerospace, penerbangan, lan rudal. Iki pisanan digunakake ing manufaktur pesawat kanggo ngurangi bobot pesawat lan ningkatake efisiensi penerbangan. Iki uga digunakake ing industri kimia, minyak bumi, tenaga listrik, mesin, lan industri liyane minangka segel dinamis rotary utawa reciprocating utawa macem-macem bahan segel statis.
Zhengxi iku profesionalpabrik press hidrolik ing China, nyedhiyakake kualitas dhuwurmesin pres hidrolik kompositkanggo mbentuk produk CFRP.
Wektu kiriman: 25 Mei 2023
