Continuo progressu materiarum compositarum, praeter plastica fibra vitrea firmata, plastica fibra carbonica, plastica fibra borea firmata, et cetera, apparuerunt. Composita polymerica fibra carbonica firmata (CFRP) sunt materiae leves et robustae quae ad fabricanda multa producta quae in vita quotidiana utimur adhibentur. Est vocabulum adhibitum ad describendas materias compositas fibra firmata quae fibras carbonicas ut principale elementum structurale utuntur.
Index rerum:
1. Structura Polymerica Fibra Carbonis Firmata
2. Methodus Fusionis Plasticae Fibra Carbonis Firmatae
3. Proprietates Polymeri Fibra Carbonis Firmati
4. Commoda CFRP
5. Incommoda CFRP
6. Usus Plastici Fibris Carbonis Firmati
Structura Polymerica Fibra Carbonis Firmata
Materia plastica fibra carbonica firmata est materia quae formatur ex ordinatione materiarum fibrae carbonicae in certa directione et utendo materiis polymericis iunctis. Diameter fibrae carbonicae tenuissimus est, circiter septem micron, sed eius firmitas altissima.
Elementum constituens materiae compositae fibra carbonica firmatae est filamentum fibrae carbonicae. Materia prima filamenti carbonici est polyacrylonitrilum praepolymericum (PAN), rayon, vel pix petrolei. Filamenta carbonica deinde in telas fibrae carbonicae per methodos chemicas et mechanicas ad partes fibrae carbonicae transformantur.
Polymerum ligans plerumque est resina thermoindurens, ut epoxy. Alia polymera thermoindurens vel thermoplastica interdum adhibentur, ut polyvinylacetas vel nylon. Praeter fibras carbonis, composita etiam aramid Q, polyethylenum ponderis molecularis altissimi, aluminium, vel fibras vitreas continere possunt. Proprietates producti finalis fibrae carbonis etiam affici possunt a genere additivorum in matricem ligans introductorum.
Methodus Fusionis Plasticae Fibra Carbonis Firmatae
Producta fibrae carbonis plerumque differunt propter processus diversos. Multae sunt rationes ad materias polymericas fibra carbonis firmatas formandas.
1. Methodus Manus Dispositionis
Dividitur in methodum siccam (officina praeparata) et methodum humidam (texto fibroso et resina adglutinata ad usum). Stratum manuale etiam adhibetur ad praeparanda praeimpregna ad usum in processibus secundariis formationis, ut formatione compressionis. Haec methodus est ubi laminae textili fibrae carbonis in forma laminatur ad productum finale formandum. Proprietates roboris et rigiditatis materiae resultantis optimizantur per selectionem ordinationis et texturae fibrarum textili. Forma deinde resina epoxydica impletur et calore vel aere curatur. Haec methodus fabricationis saepe adhibetur ad partes non tensionis affectas, ut tegumenta machinae.
2. Methodus Formationis Vacui
Pro materia laminata praeimpregnata, necesse est pressionem per certum processum adhibere ut prope formam sit et ut sub certa temperatura et pressione curetur et formetur. Methodus sacci vacui utitur antlia vacui ad evacuandum interiora sacci formantis, ita ut pressio negativa inter sacculum et formam pressionem formet ut materia composita prope formam sit.
Methodo sacci vacui innixa, methodus formationis sacci vacui cum autoclave postea derivata est. Autoclaves pressiones maiores praebent et partem calore curant (loco curationis naturalis) quam methodi sacci vacui tantum. Talis pars structuram compactiorem, qualitatem superficiei meliorem habet, bullas aeris efficaciter eliminare potest (bullae robur partis magnopere afficiunt), et qualitas generalis altior est. Re vera, processus insacculorum vacui similis est processus adhaesionis pelliculae telephoni mobilis. Eliminatio bullarum aeris munus magnum est.
3. Methodus Fussionis Compressi
Formatio compressionisMethodus formandi est quae productioni magnae et productioni magnae favet. Formae plerumque ex partibus superioribus et inferioribus fiunt, quas formam masculinam et formam femininam appellamus. Processus formandi est mattam e praeimpregnatis factam in formam metallicam contraimpregnantem immittere, et sub actione certae temperaturae et pressionis, matta in cavitate formae calefacta et plastificata, sub pressione fluens, cavitatem formae implens, deinde formando et curando productum obtinetur. Attamen haec methodus sumptum initialem maiorem habet quam priores, cum forma machinationem CNC summae praecisionis requirat.
4. Formatio Tortuosa
Pro partibus formis complexis vel corporis revolutionis in forma, filamentum involvens adhiberi potest ad partem fabricandam filamentum in mandrelo vel nucleo convolvendo. Post convolutionem completam, curatur et mandrelus removetur. Exempli gratia, brachia articularia tubularia in systematibus suspensionis adhibita hac methodo fieri possunt.
5. Formatio Resinae Transferens
Methodus formandi per translationem resinae (RTM) est ratio formandi satis popularis. Gradus eius fundamentales sunt:
1. Telam fibrae carbonis malam paratam in formam pone et formam claude.
2. Resinam thermoindurentem liquidam in eam iniice, materiam firmantem impregna, et cura.
Proprietates Polymeri Fibra Carbonis Firmati
(1) Magna vis et bona elasticitas.
Robur specificum (id est, proportio roboris tensilis ad densitatem) fibrae carbonis sexies est maius quam ferri et decies septemdecim maius quam aluminii. Modulus specificus (id est, proportio moduli Youngiani ad densitatem, quae signum elasticitatis obiecti est) plus quam triplo maius est quam ferri vel aluminii.
Magna robore specifico praeditum, magnum onus laboris ferre potest. Maxima pressio laboris eius ad 350 kg/cm2 pervenire potest. Praeterea, magis compressibilis et resiliens est quam purus F-4 et eius plexus.
(2) Bona resistentia lassitudini et resistentia attritioni.
Resistentia eius lassitudinis multo altior est quam resinae epoxydicae et altior quam materiarum metallicarum. Fibrae graphitae se ipsae lubricant et coefficientem frictionis parvum habent. Detritio quinquies vel decies minor est quam productorum asbesti communium vel plexuum F-4.
(3) Bona conductivitas thermalis et resistentia caloris.
Materiae plasticae fibra carbonica firmatae bonam conductivitatem thermalem habent, et calor frictione generatus facile dissipatur. Interius non facile calescit et calorem accumulat, et ut materia dynamica obturans adhiberi potest. In aere, stabile operari potest in intervallo temperaturae -120~350°C. Cum contento metallorum alcalinorum in fibra carbonica reducto, temperatura usus ulterius augeri potest. In gase inerti, temperatura eius adaptabilis ad circiter 2000°C pervenire potest, et mutationes acutas frigoris et caloris tolerare potest.
(4) Bona resistentia vibrationi.
Non facile resonat aut fluctuet, et etiam materia optima est ad vibrationem et sonitum reducendum.
Commoda CFRP
1. Levis Pondus
Materiae plasticae fibra vitrea firmatae traditionales fibras vitreas continuas et 70% fibrarum vitrearum (pondus vitri/pondus totalis) utuntur et densitatem typice 0.065 librarum per unciam cubicam habent. Compositum CFRP cum eodem pondere fibrarum 70% typice densitatem 0.055 librarum per unciam cubicam habet.
2. Alta Robur
Quamquam polymeri fibra carbonica firmati leves sunt, composita CFRP maiorem firmitatem et rigiditatem per unitatem ponderis habent quam composita fibrae vitreae. Hoc commodum, comparatum cum materiis metallicis, clarius apparet.
Incommoda CFRP
1. Sumptus Altus
Sumptus productionis plasticae fibra carbonica firmatae prohibitivus est. Pretia fibrae carbonicae vehementer variare possunt secundum condiciones mercatus praesentes (copiam et demandam), genus fibrae carbonicae (aerospatiale contra commercialem), et magnitudinem fasciculi fibrae. Pro libra pro libra, fibra carbonica virgo quinquies ad viginti quinque vicibus carior esse potest quam fibra vitrea. Haec differentia etiam maior est cum chalybs cum CFRP comparatur.
2. Conductivitas
Hoc est commodum et incommodum materiarum compositarum fibrae carbonis. Pendet ab applicatione. Fibrae carbonis sunt maxime conductivae, fibrae vitreae autem insulantes. Multa producta fibram vitream loco fibrae carbonis vel metalli utuntur, quia insulationem strictam requirunt. In productione rerum utilium, multa producta usum fibrarum vitrearum requirunt.
Usus Plastici Fibra Carbonis Firmati
Usus polymeri fibra carbonis firmati late patent, a partibus mechanicis ad materiam militarem.
(1)ut obsignatio involucri
Materia PTFE fibra carbonis firmata in anulos obturantes vel impletiones corrosioni, attritioni, et temperaturis altis resistentes transformari potest. Cum ad obturationem staticam adhibetur, vita utilis longior est, plus quam decies longior quam impletionum asbestosarum generalium oleo immersarum. Obturationem sub mutationibus oneris, refrigeratione rapida et calefactione rapida servare potest. Et quia materia substantias corrosivas non continet, nulla corrosio foveolaris in metallo fiet.
(2)ut partes triturantes
Proprietatibus suis autolubrificantibus utens, pro ferculis, dentibus rotatis, et anulis pistonis ad usus speciales adhiberi potest. Exempli gratia, ut ferculi sine oleo lubricati pro instrumentis aviationis et magnetophoniis, dentes sine oleo lubricati pro locomotivis electricis diesel (ad casus ex effluvio olei vitandos), anuli pistonis sine oleo lubricati in compressoribus, et cetera. Praeterea, etiam pro ferculis labentibus vel sigillis in industriis cibariis et pharmaceuticis adhiberi potest, proprietatibus suis non toxicis utens.
(3) Ut materiae structurales pro industria aerospatiali, aviatica, et missiliis. Primum in fabricatione aeroplanorum adhibita est ad pondus aeroplani minuendum et efficientiam volatus augendam. Adhibetur etiam in chemicis, petrolei, energiae electricae, machinis, aliisque industriis ut obturamentum dynamicum rotatorium vel reciprocans vel variae materiae obturamenti statici.
Zhengxi est peritusofficina preli hydraulicae in Sinis, praebens summam qualitatemprelum hydraulicum compositumad formandos productos CFRP.
Tempus publicationis: XXV Maii, MMXXIII
