Nuolat tobulėjant kompozicinėms medžiagoms, be stiklo pluoštu armuotų plastikų, atsirado anglies pluoštu armuoti plastikai, boro pluoštu armuoti plastikai ir kt. Anglies pluoštu armuoti polimeriniai kompozitai (CFRP) yra lengvos ir tvirtos medžiagos, naudojamos gaminant daugelį gaminių, kuriuos naudojame kasdieniame gyvenime. Tai terminas, vartojamas apibūdinti pluoštu armuotas kompozicines medžiagas, kuriose kaip pagrindinis konstrukcinis komponentas naudojamas anglies pluoštas.
Turinys:
1. Anglies pluoštu armuota polimero struktūra
2. Anglies pluoštu armuoto plastiko liejimo metodas
3. Anglies pluoštu armuoto polimero savybės
4. CFRP privalumai
5. CFRP trūkumai
6. Anglies pluoštu armuoto plastiko panaudojimas
Anglies pluoštu sustiprinta polimero struktūra
Anglies pluoštu armuotas plastikas yra medžiaga, suformuota išdėstant anglies pluošto medžiagas tam tikra kryptimi ir naudojant sujungtas polimerines medžiagas. Anglies pluošto skersmuo yra itin plonas, apie 7 mikronus, tačiau jo stiprumas itin didelis.
Svarbiausias anglies pluoštu armuotos kompozicinės medžiagos sudedamasis elementas yra anglies pluošto gijos. Pagrindinė anglies pluošto žaliava yra poliakrilonitrilo (PAN) prepolimeras, viskozė arba naftos derva. Anglies gijos cheminiais ir mechaniniais metodais paverčiamos anglies pluošto medžiagomis, skirtomis anglies pluošto detalėms.
Rišamasis polimeras paprastai yra termoreaktyvi derva, pavyzdžiui, epoksidinė derva. Kartais naudojami ir kiti termoreaktyvūs arba termoplastiniai polimerai, pavyzdžiui, polivinilacetatas arba nailonas. Be anglies pluošto, kompozituose taip pat gali būti aramido Q, itin didelės molekulinės masės polietileno, aliuminio arba stiklo pluošto. Galutinio anglies pluošto produkto savybėms taip pat gali turėti įtakos į rišamąją matricą įvedamų priedų tipas.
Anglies pluoštu armuoto plastiko liejimo metodas
Anglies pluošto gaminiai daugiausia skiriasi dėl skirtingų procesų. Yra daug būdų, kaip formuoti anglies pluoštu sustiprintas polimerines medžiagas.
1. Rankinis išdėjimo metodas
Skirstomas į sausąjį metodą (iš anksto paruoštas dirbtuvės) ir šlapiąjį metodą (pluošto audinys ir derva suklijuojami naudoti). Rankinis išdėstymas taip pat naudojamas ruošiant prepregus naudoti antriniuose liejimo procesuose, tokiuose kaip presavimas. Tai metodas, kai anglies pluošto audinio lakštai laminuojami ant formos, kad būtų suformuotas galutinis produktas. Gautos medžiagos stiprumo ir standumo savybės optimizuojamos parenkant audinio pluoštų išdėstymą ir pynimą. Tada forma užpildoma epoksidine derva ir kietinama karščiu arba oru. Šis gamybos metodas dažnai naudojamas neįtemptoms dalims, tokioms kaip variklio dangčiai.
2. Vakuuminio formavimo metodas
Laminuotam prepregui reikia tam tikru būdu taikyti slėgį, kad jis priglustų prie formos, o esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui sukietėtų ir suformuotų. Vakuuminio maišelio metodas naudoja vakuuminį siurblį, kad išsiurbtų orą iš formavimo maišelio vidaus, kad neigiamas slėgis tarp maišelio ir formos sudarytų slėgį, jog kompozicinė medžiaga būtų arti formos.
Remiantis vakuuminio maišelio metodu, vėliau buvo sukurtas vakuuminio maišelio ir autoklavo formavimo metodas. Autoklavai užtikrina didesnį slėgį ir detalę kietina karščiu (vietoj natūralaus kietėjimo) nei metodai, kuriuose naudojamas tik vakuuminis maišelis. Tokia detalė yra kompaktiškesnė, paviršiaus kokybė geresnė, gali efektyviai pašalinti oro burbuliukus (burbuliukai labai paveiks detalės stiprumą), o bendra kokybė yra aukštesnė. Iš tiesų, vakuuminio maišelio formavimo procesas yra panašus į mobiliųjų telefonų plėvelių klijavimo procesą. Oro burbuliukų pašalinimas yra svarbi užduotis.
3. Kompresinio liejimo metodas
Kompresinis liejimasyra liejimo metodas, palankus masinei gamybai ir masinei gamybai. Liejimo formos paprastai gaminamos iš viršutinės ir apatinės dalių, kurias vadiname vyriška ir moteriška formomis. Liejimo procesas yra toks, kad iš prepregų pagamintas kilimėlis dedamas į metalinę priešformą, ir veikiant tam tikrai temperatūrai bei slėgiui, kilimėlis kaitinamas ir plastifikuojamas formos ertmėje, teka esant slėgiui ir užpildo formos ertmę, o tada formuojamas ir kietinamas, kad būtų gauti produktai. Tačiau šis metodas turi didesnę pradinę kainą nei ankstesni, nes formai reikalingas labai tikslus CNC apdirbimas.
4. Apvijų liejimas
Sudėtingų formų arba besisukančio kūno formos detalėms pagaminti galima naudoti kaitinimo siūlelį, užvyniojant kaitinimo siūlelį ant įtvaro arba šerdies. Kai vyniojimas visiškai sukietėja, įtvarą galima išimti. Pavyzdžiui, šiuo metodu galima pagaminti vamzdines jungtis, naudojamas pakabos sistemose.
5. Dervos perkėlimo liejimas
Dervos pernešimo liejimas (RTM) yra gana populiarus liejimo metodas. Pagrindiniai jo žingsniai yra šie:
1. Įdėkite paruoštą blogą anglies pluošto audinį į formą ir uždarykite ją.
2. Įšvirkškite į jį skystos termoreaktyviosios dervos, impregnuokite armatūrinę medžiagą ir sukietinkite.
Anglies pluoštu armuoto polimero savybės
(1) Didelis stiprumas ir geras elastingumas.
Anglies pluošto savitasis stipris (t. y. tempiamojo stiprio ir tankio santykis) yra 6 kartus didesnis nei plieno ir 17 kartų didesnis nei aliuminio. Savitasis modulis (t. y. Youngo modulio ir tankio santykis, kuris yra objekto elastingumo požymis) yra daugiau nei 3 kartus didesnis nei plieno ar aliuminio.
Dėl didelio savitojo stiprumo jis gali atlaikyti didelę darbinę apkrovą. Didžiausias darbinis slėgis gali siekti 350 kg/cm2. Be to, jis yra labiau suspaudžiamas ir atsparesnis nei grynas F-4 ir jo pynė.
(2) Geras atsparumas nuovargiui ir dilimui.
Jo atsparumas nuovargiui yra daug didesnis nei epoksidinės dervos ir metalinių medžiagų. Grafito pluoštai yra savaime sutepantys ir turi mažą trinties koeficientą. Nusidėvėjimas yra 5–10 kartų mažesnis nei įprastų asbesto gaminių ar F-4 pynimų.
(3) Geras šilumos laidumas ir atsparumas karščiui.
Anglies pluoštu armuotas plastikas pasižymi geru šilumos laidumu, o trinties metu susidaranti šiluma lengvai išsklaidoma. Viduje nėra lengva perkaitinti ir kaupti šilumą, todėl gali būti naudojamas kaip dinaminė sandarinimo medžiaga. Ore jis gali stabiliai veikti -120–350 °C temperatūros diapazone. Sumažinus šarminių metalų kiekį anglies pluošte, eksploatavimo temperatūra gali dar labiau padidėti. Inertinių dujų aplinkoje jo prisitaikymo temperatūra gali siekti apie 2000 °C, ir jis gali atlaikyti staigius šalčio ir karščio pokyčius.
(4) Geras atsparumas vibracijai.
Tai nėra lengva rezonuoti ar plazdėti, be to, tai puiki medžiaga vibracijai ir triukšmui mažinti.
CFRP privalumai
1. Lengvas svoris
Tradiciniuose stiklo pluoštu armuotuose plastikuose naudojami ištisiniai stiklo pluoštai, sudaryti iš 70 % stiklo pluošto (stiklo svoris / bendras svoris), o jų tankis paprastai yra 0,065 svaro kubiniame colyje. CFRP kompozito, kuriame yra toks pat 70 % pluošto, tankis paprastai yra 0,055 svaro kubiniame colyje.
2. Didelio stiprumo
Nors anglies pluoštu armuoti polimerai yra lengvi, CFRP kompozitai pasižymi didesniu stiprumu ir standumu svorio vienetui nei stiklo pluošto kompozitai. Palyginti su metalinėmis medžiagomis, šis pranašumas yra akivaizdesnis.
CFRP trūkumai
1. Didelė kaina
Anglies pluoštu armuoto plastiko gamybos sąnaudos yra pernelyg didelės. Anglies pluošto kainos gali labai skirtis priklausomai nuo dabartinių rinkos sąlygų (pasiūlos ir paklausos), anglies pluošto tipo (aviacijos ir kosmoso pramonės, o komercinės paskirties) ir pluošto pluošto dydžio. Skaičiuojant svorį už svarą, grynas anglies pluoštas gali būti 5–25 kartus brangesnis nei stiklo pluoštas. Šis skirtumas dar didesnis lyginant plieną su anglies pluoštu sustiprintu plastiku (CFRP).
2. Laidumas
Tai yra anglies pluošto kompozicinių medžiagų privalumas ir trūkumas. Tai priklauso nuo pritaikymo. Anglies pluoštai yra itin laidūs, o stiklo pluoštai – izoliaciniai. Daugelyje gaminių vietoj anglies pluošto ar metalo naudojamas stiklo pluoštas, nes jiems reikalinga griežta izoliacija. Komunalinių paslaugų gamyboje daugeliui gaminių reikia naudoti stiklo pluoštus.
Anglies pluoštu armuoto plastiko panaudojimas
Anglies pluoštu armuoto polimero panaudojimas yra platus – nuo mechaninių dalių iki karinių medžiagų.
(1)kaip sandarinimo pakuotė
Anglies pluoštu sustiprinta PTFE medžiaga gali būti gaminama iš korozijai, dilimui ir aukštai temperatūrai atsparių sandarinimo žiedų arba tarpiklių. Naudojant statiniam sandarinimui, jų tarnavimo laikas yra ilgesnis – daugiau nei 10 kartų ilgesnis nei įprastų alyvoje panardintų asbesto tarpiklių. Jie gali išlaikyti sandarumo savybes esant apkrovos pokyčiams, greitam aušinimui ir greitam įkaitimui. Kadangi medžiagoje nėra korozinių medžiagų, metale neatsiras taškinės korozijos.
(2)kaip šlifavimo dalys
Dėl savaiminio tepimo savybių jis gali būti naudojamas kaip guoliai, krumpliaračiai ir stūmokliniai žiedai specialiems tikslams. Pavyzdžiui, be alyvos tepami guoliai aviacijos prietaisams ir magnetofonams, be alyvos tepami krumpliaračiai elektros transmisijų dyzeliniams lokomotyvams (siekiant išvengti avarijų dėl alyvos nuotėkio), be alyvos tepami stūmokliniai žiedai kompresoriams ir kt. Be to, dėl netoksiškų savybių jis taip pat gali būti naudojamas kaip slydimo guoliai arba sandarikliai maisto ir farmacijos pramonėje.
(3) Kaip konstrukcinė medžiaga aviacijos, kosmoso ir raketų pramonei. Iš pradžių ji buvo panaudota orlaivių gamyboje siekiant sumažinti orlaivio svorį ir pagerinti skrydžio efektyvumą. Ji taip pat naudojama chemijos, naftos, elektros energijos, mašinų ir kitose pramonės šakose kaip rotacinis arba stūmoklinis dinaminis sandariklis arba įvairios statinės sandarinimo medžiagos.
Džengsi yra profesionalas.Hidraulinio preso gamykla Kinijoje, teikiant aukštos kokybėssudėtinis hidraulinis presasCFRP gaminių formavimui.
Įrašo laikas: 2023 m. gegužės 25 d.
